Sistema fotovoltaic: diferència entre les revisions
m bot: -en gran mesura +en gran manera |
Cap resum de modificació |
||
Línia 17: | Línia 17: | ||
'''Part superior:''' [[inversor fotovoltaic|inversor]] solar i altres components [[Balance of system|BOS]]{{·}} Panells solars en una teulada de Hong Kong, Xina{{·}} [[Fotovoltaica integrada en edificis|BIPV]] en balcó a Hèlsinki, Finlàndia<br>'''Part mitja:''' [[Central elèctrica fotovoltaica en teulada|sistema solar en teulada]] a Boston, EUA{{·}} [[Central elèctrica fotovoltaica|Parc solar]] de Westmill, Regne Unit{{·}} [[Seguidor solar]] de doble eix amb mòduls [[Energia solar fotovoltaica de concentració|CPV]]{{·}} [[Granja solar de Topaz]], una de les centrals elèctriques fotovoltaiques [[Llista de centrals elèctriques fotovoltaiques#Centrals elèctriques fotovoltaiques més grans del món|més grans del món]], com es veu des de l'espai<br>'''Part inferior:''' gran sistema fotovoltaic comercial sobre teulada amb pic de fins a 400 [[Potència nominal|kW<sub>p</sub>]]{{·}} [[Central elèctrica solar de Komekurayama|Granja solar a la muntanya de Komekura]], Japó{{·}} Sistema fotovoltaic en el pic muntanyós més alt d'Alemanya |
'''Part superior:''' [[inversor fotovoltaic|inversor]] solar i altres components [[Balance of system|BOS]]{{·}} Panells solars en una teulada de Hong Kong, Xina{{·}} [[Fotovoltaica integrada en edificis|BIPV]] en balcó a Hèlsinki, Finlàndia<br>'''Part mitja:''' [[Central elèctrica fotovoltaica en teulada|sistema solar en teulada]] a Boston, EUA{{·}} [[Central elèctrica fotovoltaica|Parc solar]] de Westmill, Regne Unit{{·}} [[Seguidor solar]] de doble eix amb mòduls [[Energia solar fotovoltaica de concentració|CPV]]{{·}} [[Granja solar de Topaz]], una de les centrals elèctriques fotovoltaiques [[Llista de centrals elèctriques fotovoltaiques#Centrals elèctriques fotovoltaiques més grans del món|més grans del món]], com es veu des de l'espai<br>'''Part inferior:''' gran sistema fotovoltaic comercial sobre teulada amb pic de fins a 400 [[Potència nominal|kW<sub>p</sub>]]{{·}} [[Central elèctrica solar de Komekurayama|Granja solar a la muntanya de Komekura]], Japó{{·}} Sistema fotovoltaic en el pic muntanyós més alt d'Alemanya |
||
|} |
|} |
||
[[Fitxer:SolarpanelBp.JPG|thumb|250px|Panells solars fotovoltaics.]] |
|||
Un '''sistema fotovoltaic''' (anomenats de vegades [[Panell solar|panells solars]], encara que aquesta denominació inclou altres dispositius),<ref group="nota1">També anomenat ''mòdul'', ''placa'', ''captador'', ''plafó'' o ''col·lector solar fotovoltaic''</ref> estan formats per un conjunt de [[cèl·lula fotovoltaica|cèl·lules fotovoltaiques]] que produeixen [[electricitat]] a partir de la [[llum]] que incideix sobre ells ([[energia solar fotovoltaica|energia solar]]). El paràmetre estandarditzat per a classificar la seva potència s'anomena [[potència pic]], i es correspon amb la potència màxima que el mòdul pot lliurar sota unes condicions estandarditzades, que són una radiació de 1000 W/m² i una temperatura de cèl·lula de 25 °C (és a dir, una temperatura ambient d'uns 5 °C). A temperatures ambientals superiors a 5 °C el rendiment dels panells disminueix. Per exemple, als Països Catalans el rendiment és un 10% inferior a causa de les condicions climàtiques. |
|||
[[Fitxer:Solaranlage_IMG_0533.jpg|miniatura|300x300px| "Parc solar" o "granja fotovoltaica" ]] |
|||
Les plaques fotovoltaiques es divideixen en: |
|||
'''Els sistemes fotovoltaics''' ( '''sistema fotovoltaic''' ) utilitzen [[Placa solar|plaques solars]] per convertir la llum solar en electricitat. Un sistema està format per un o més panells fotovoltaics (PV), un convertidor de corrent continu (també conegut com a [[Inversor (electrònica)|inversor]] ), un sistema de transvasament que conté els panells solars, les interconnexions elèctriques i el muntatge per a altres components. Opcionalment, pot incloure un seguidor de punts de potència màxim (MPPT), sistema de [[Bateria elèctrica|bateries]] i [[Carregador de bateria|carregador]], [[seguidor solar]], programari de gestió d’energia, concentradors solars o qualsevol altre equipament. Un petit sistema fotovoltaic pot proporcionar energia a un sol consumidor o a un dispositiu aïllat com un llum o un instrument meteorològic. Els grans sistemes fotovoltaics connectats a la xarxa poden proporcionar l'energia que necessiten molts clients. L’electricitat generada es pot emmagatzemar, utilitzar directament (planta illa / planta independent) o introduir-se en una gran xarxa elèctrica alimentada per plantes de generació central (planta connectada a la xarxa / xarxa retinguda) o combinada amb un o molts generadors d’electricitat nacionals a introduir-se en una petita xarxa (planta híbrida). <ref>[http://www.fsec.ucf.edu/en/consumer/solar_electricity/basics/types_of_pv.htm Types of PV systems]. University of Florida.</ref> <ref>Rahmani, R.; Fard, M. ; Shojaei, A.A. ; Othman, M.F. ; Yusof, R., A complete model of stand-alone photovoltaic array in MATLAB-Simulink environment, 2011 IEEE Student Conference on Research and Development (SCOReD), pp:46-51, 2011.</ref> sistemes es dissenyen generalment per garantir el màxim rendiment energètic per a una inversió determinada. |
|||
* Cèl·lules TFS: com les usades a les calculadores. Són flexibles i es poden adaptar a formes diverses, com per exemple maons semicilíndrics. |
|||
* Cristal·lines |
|||
** Monocristal·lines: es componen de seccions d'un únic cristall de silici (forma circular o octogonal, on els 4 costats curts, si s'observa, s'aprecia que són corbs, pel fet que és una cèl·lula circular retallada). |
|||
** Policristal·lines: estan formades per petites partícules cristall. No tenen aparença uniforme pel que fa al color, es veuen una mena d'aigües. Tampoc presenten espais buits. Són més econòmiques que les monocristal·lines però també menys eficients. |
|||
* De concentració (panell termofotovoltaic): permet estalviar superfície i produeix aigua calenta a més d'electricitat. És més car que els panells plans. |
|||
* Panell bifacial: de material NPN (negatiu-positiu-negatiu). Panell pla que capta llum solar per les seves dues cares, amb l'ajuda d'un mirall que reflecteix els rajos solars per tal que arribin a la cara del panell no encarada al sol. És dels menys habituals. |
|||
* Amòrfones: de PVC, adopten la forma de l'objecte sobre el qual es disposen. Es fan servir a cobertes molt grans que de tota manera s'han de cobrir, substituint una tela fàltica. El seu rendiment és molt baix, del voltant del 6%, però surten a compte perquè el seu preu és molt econòmic. Existeixen igualment pintures amb efecte fotovoltaic. |
|||
== Components == |
|||
La seva efectivitat és major com més grans són els vidres, però també el seu pes, gruix i cost. El rendiment de les primeres pot arribar al 20% mentre que el de les últimes pot no arribar al 10%, però el seu cost i pes és molt inferior.<ref>Omar Ellabban, Haitham Abu-Rub, Frede Blaabjerg, ''Renewable energy resources: Current status, future prospects and their enabling technology. [[Renewable and Sustainable Energy Reviews]] 39, (2014), 748–764, S. 754, {{DOI|10.1016/j.rser.2014.07.113}}</ref> La placa fotovoltaica està dissenyada per suportar les condicions que es donen a l'aire lliure i poder formar part de la “pell” de l'edifici. La seva vida útil es considera de 25 anys.<ref>{{Ref-llibre |cognom=Grams |nom=George |títol=Policies and Strategies for Ecological Building Design |url=http://books.google.cat/books?id=b-OqVJk5R0kC&pg=PA54&dq=Solar+panel+life+expectancy+25+years&hl=ca&sa=X&ei=z_v-UtzaA4K9ygOTy4CIAg&ved=0CFwQ6AEwBg#v=onepage&q=Solar%20panel%20life%20expectancy%2025%20years&f=false |llengua=anglès |editorial=Red Eye Publications |data=2005 |pàgines=54 |isbn=0973761008}}</ref> |
|||
=== Mòduls fotovoltaics === |
|||
Les cèl·lules s'encapsulen en una [[resina]], i es col·loquen entre dues làmines per formar els mòduls fotovoltaics. La làmina exterior és de [[vidre]] i la posterior pot ser de [[plàstic]] opac o de vidre, si es vol fer un mòdul semitransparent. |
|||
[[Fitxer:Photovoltaic_arrays_at_the_Israeli_National_Solar_Energy_Center.jpg|miniatura| Una matriu fotovoltaica és un conjunt enllaçat de [[Energia solar fotovoltaica|mòduls fotovoltaics]] . ]] |
|||
[[Fitxer:Pellworm_Solarkraftanlage_MS_P4140080.JPG|miniatura| Sistema muntat a terra ]] |
|||
[[Fitxer:SolarFachwerkhaus.jpg|dreta|miniatura| Muntatge fotovoltaic en una casa antiga ]] |
|||
A causa de la baixa tensió d'una [[Cèl·lula fotoelèctrica|cèl·lula solar]] individual (típicament 0,5 V), diverses cèl·lules es connecten (vegeu: Sistemes de coure en energia fotovoltaica ) en sèrie en la fabricació d'un "laminat". El laminat es munta en un tancament protector resistent a la intempèrie, creant així un mòdul fotovoltaic o [[Placa solar|un panell solar]] . Els mòduls poden llavors ser units entre si en una matriu fotovoltaica. |
|||
=== Matrius fotovoltaiques === |
|||
A l'hemisferi nord, cal orientar les plaques, en direcció sud i amb una inclinació determinada. La més apropiada en cada emplaçament depèn de la [[latitud]] i de l'època de l'any, sent aconsellable l'estudi de [[radiació solar]] rebuda per a cada emplaçament. A [[Catalunya]], l'[[Atles de Radiació Solar]] facilita aquest treball. D'altra banda la inclinació dels mòduls variarà en funció de les necessitats energètiques previstes i del període d'utilització, per tal de fer un balanç estacional (hivern, estiu) o anual. |
|||
Una ''matriu fotovoltaica'' (o ''matriu solar'' ) és una col·lecció d'enllaços de [[Placa solar|panells solars]] . <ref name="RISE">{{Ref-web|url=http://www.rise.org.au/info/Applic/Array/index.html|títol=Small Photovoltaic Arrays|obra=Research Institute for Sustainable Energy (RISE), [[Murdoch University]]|consulta=5 February 2010}}</ref> La potència que un mòdul pot produir és rarament suficient per satisfer els requisits d'una casa o una empresa, de manera que els mòduls estan units entre si per formar una ''matriu'' . La majoria de matrius fotovoltaiques utilitzen un [[Inversor fotovoltaic|inversor]] per convertir la potència de CC produïda pels mòduls en [[corrent altern]] que pot alimentar [[Llum|llums]], motors i altres càrregues. Els mòduls d’una matriu fotovoltaica s’acostumen a connectar primer en sèrie per obtenir la [[Diferència de potencial|tensió]] desitjada; llavors les cordes individuals es connecten en paral·lel per permetre que el sistema produeixi més [[Corrent elèctric|corrent]] . Els panells solars es mesuren normalment en STC (condicions de prova estàndard) o PTC (condicions de prova PVUSA), en [[Watt|watts]] . <ref>[http://www.millenniumplanet.com/solar-buyers-guide.html Key Factors in selecting solar components]</ref> Les qualificacions típiques dels panells van des de menys de 100 watts fins a més de 400 watts. <ref>[http://www.gosolarcalifornia.ca.gov/equipment/pv_modules.php List of Eligible SB1 Guidelines Compliant Photovoltaic Modules]</ref> La qualificació de la matriu consisteix en una suma de les valoracions del panell, en watts, kilowatts o megawatts. |
|||
== |
=== Sistemes de muntatge === |
||
Els mòduls es munten en matrius en algun tipus de sistema de muntatge, que es pot classificar com a muntatge a terra, muntatge a la coberta o muntatge al pal. Per als parcs solars, es munta un gran bastidor a terra i els mòduls muntats al bastidor. Per als edificis, s'han dissenyat molts bastidors per a cobertes inclinades. Per a cobertes planes, s’utilitzen bastidors, contenidors i solucions integrades d’edifici. [ Cita requerida ] bastidors de panell solar muntada a la part superior dels pals pot ser aturat o en moviment, (vegeu Trackers a continuació). Els muntatges laterals són idonis per a situacions en què un pal té alguna cosa més muntada a la part superior, com ara un aparell de llum o una antena. El muntatge de pal augmenta el que d'una altra manera seria una matriu muntada a terra per sobre de les ombres i el bestiar, i podria satisfer els requisits del codi elèctric quant a l'accessibilitat del cablejat exposat. Els panells muntats en pols estan oberts a més aire de refrigeració a la part inferior, el que augmenta el rendiment. Es pot formar una multiplicitat de bastidors superiors en un aparcament per aparcar o una altra estructura de tons. Un bastidor que no segueix el sol d’esquerra a dreta pot permetre l’ajust de la temporada cap amunt o cap avall. |
|||
[[Fitxer:Van Allen Explorer 1.jpg|350px|thumb|[[James Van Allen]] (al centre) amb una rèplica del propulsor que va llançar l<nowiki>'</nowiki>''[[Explorer 1]]'' l'any 1958.]] |
|||
El terme fotovoltaic prové del grec φώς: '' phos '', que significa "llum" i voltaic, que prové del camp de l'electricitat, en honor al físic italià [[Alessandro Volta]], (que també proporciona el terme [[volt]] a la unitat de mesura de la diferència de potencial en el [[Sistema Internacional]] de mesures). El terme fotovoltaic es va començar a utilitzar a Anglaterra des de l'any 1849. |
|||
=== Seguidors solars === |
|||
L'[[efecte fotovoltaic]] va ser reconegut per primera vegada el 1839 pel físic francès [[Antoine Henri Becquerel]], però la primera cèl·lula solar no es va construir fins a 1883. El seu autor va ser [[Charles Fritts]], qui va recobrir una mostra de [[seleni]] [[semiconductor]] amb un pa d'[[or]] per formar l'entroncament. Aquest primitiu dispositiu presentava una eficiència de només un 1%. [[Russell Ohl]] va patentar la cèl·lula solar moderna l'any 1946, tot i que [[Sven Ason Berglund]] ja l'havia patentat, amb anterioritat, un mètode que tractava d'incrementar la capacitat de les cèl·lules fotosensibles. |
|||
Un [[seguidor solar]] canvia l'inclinació d'un panell solar al llarg del dia. Depenent del tipus de sistema de seguiment, el panell està dirigit directament al sol o a la zona més brillant d'un cel parcialment núvol. Els seguidors milloren notablement el rendiment del matí primerenc i de la tarda, augmentant la quantitat total de potència produïda per un sistema en un 20-25% per a un seguidor d’un sol eix i al voltant del 30% o més per a un rastrejador de doble eix, segons la latitud. <ref>[http://rredc.nrel.gov/solar/calculators/PVWATTS/version1/ A Performance Calculator]. Rredc.nrel.gov. Retrieved on 2012-04-23.</ref> <ref>[http://www.mecasolar.com/_bin/ventajas_2_ejes.php Technological advantages]. Mecasolar.com. Retrieved on 2012-04-23.</ref> seguidors són efectius en regions que reben una gran part de la llum solar directament. En llum difusa (és a dir, sota núvol o boira), el seguiment té poc valor o cap valor. Com que la majoria de sistemes fotovoltaics concentrats són molt sensibles a l’angle de la llum solar, els sistemes de seguiment els permeten produir energia útil durant més d’un breu període cada dia. <ref>o |
|||
Al-Mohamad, Ali. "Efficiency improvements of photo-voltaic panels using a Sun-tracking system." Applied Energy 79, no. 3 (2004): 345-354.</ref> Els sistemes de seguiment milloren el rendiment per dos motius principals. En primer lloc, quan un panell solar és perpendicular a la llum del sol, rep més llum a la seva superfície que si estigués en angle. En segon lloc, la llum directa s'utilitza de manera més eficient que la llum en angle [ cita requerida ] Els [[Revestiment antireflector|recobriments antirreflectants especials]] poden millorar l'eficiència dels panells solars per a la llum directa i inclinada, cosa que redueix el benefici del seguiment. <ref>[http://www.scientificblogging.com/news_releases/reflective_coating_silicon_solar_cells_boosts_absorption_over_96_percent Reflective Coating Silicon Solar Cells Boosts Absorption Over 96 Percent]. Scientificblogging.com (2008-11-03). Retrieved on 2012-04-23.</ref> |
|||
=== Inversors === |
|||
L'era moderna de la tecnologia de potència solar no va arribar fins a l'any 1954 quan els Laboratoris Bell, van descobrir, de manera accidental, que els semiconductors de silici dopat amb certes impureses, eren molt sensibles a la llum. |
|||
[[Fitxer:Onduleur_pour_photovoltaïque.jpg|miniatura| Inversor per PV connectat a la xarxa ]] |
|||
Els sistemes dissenyats per lliurar [[Corrent altern|corrent]] altern (AC), com ara [[Sistema fotovoltaic|aplicacions connectades]] a la [[Sistema fotovoltaic|xarxa,]] necessiten un inversor per convertir el [[Corrent continu|corrent]] continu (DC) dels mòduls solars a AC. Els inversors connectats a la xarxa han de subministrar energia elèctrica en forma sinusoïdal, sincronitzada amb la freqüència de la xarxa, per limitar l'alimentació en tensió a la tensió de la xarxa i desconnectar-la de la xarxa si la tensió de la xarxa està apagada. <ref>[http://homepower.com/article/?file=HP130_pg28_ATE_2 Grid-Tied Inverter Safety]. Homepower.com. Retrieved on 2012-04-23.</ref> Els inversors Islanding només necessiten produir tensions i freqüències regulades en una forma sinusoïdal d’onades, ja que no es requereix sincronització ni coordinació amb subministraments de xarxa. Un [[Inversor fotovoltaic|inversor solar]] pot connectar-se a una sèrie de panells solars. En algunes instal·lacions es connecta un microinverter solar a cada panell solar. <ref>[http://www.smartplanet.com/blog/intelligent-energy/trend-watch-microinverters-invade-solar/9707 Trend watch: Microinverters invade solar]</ref> Per motius de seguretat, es proporciona un disjuntor tant al costat CA com a la CC per permetre el manteniment. La sortida d’AC pot estar connectada mitjançant un [[Comptador elèctric|comptador d’electricitat]] a la xarxa pública. <ref>[http://www.schurter.com/content/download/244246/7047074/version/3/file/Solar_Technology_wp_us.pdf Services and Solutions for Photovoltaic Systems]</ref> |
|||
=== Seguiment i control de càrrega del punt de potència màxim === |
|||
Aquests avenços van contribuir a la fabricació de la primera cèl·lula solar comercial amb una conversió de l'energia solar d'aproximadament el 6%. L'[[URSS]] va llançar el seu primer [[Satèl·lit artificial|satèl·lit espacial]] l'any 1957, i els EUA un any després. En el disseny d'aquest es van usar cèl·lules solars creades per [[Peter Illes]] en un esforç encapçalat per la companyia Hoffman Electronics. |
|||
El seguiment del punt màxim de potència (MPPT) s'utilitza per maximitzar la potència de sortida del mòdul. La potència de sortida d’un mòdul varia en funció de la tensió de manera que es pugui optimitzar la generació d’energia variant la tensió del sistema per trobar el "punt màxim de potència". Alguns inversors incorporen un seguiment del punt de potència màxim . <ref>[http://www.industry.usa.siemens.com/topics/us/en/solarexchange/2009/Documents/Kerns_Solar_Exchange_Tempe.pdf Inverter Technology for the Solar Industry]</ref> |
|||
=== Monitorització i mesurament === |
|||
La primera nau espacial que va usar panells solars va ser el satèl·lit nord-americà ''[[Vanguard 1]]'', llançat el març de 1958.<ref>{{ref-llibre|títol = Vanguard I - the World's oldest Satellite Still in Orbit|url = http:///code8200.nrl.navy.mil/vanguard.html|consulta = 12 d'agost de 2.008|llengua = anglès}}</ref> Aquesta fita va generar un gran interès en la producció i llançament de [[satèl·lits geoestacionaris]] per al desenvolupament de les comunicacions, en els quals l'energia provindria d'un dispositiu de captació de la llum solar. Va ser un desenvolupament crucial que va estimular la investigació per part d'alguns governs i que va impulsar la millora dels panells solars. |
|||
La mesura ha de ser capaç d’acumular unitats d’energia en ambdues direccions o s’han d’utilitzar dos metres. Molts metres s'acumulen bidireccionalment, alguns sistemes utilitzen dos metres, però un comptador unidireccional (amb retenció) no acumularà energia de cap alimentació resultant a la xarxa. <ref>[http://www.solarelectricpower.org/media/84144/sepa%20pv%20metering.pdf Residential Photovoltaic Metering and Interconnection Study]</ref> |
|||
En alguns països, per a instal·lacions de més de 30 kWp cal una freqüència i un monitor de tensió amb desconnexió de totes les fases. Això es fa per evitar el subministrament d’un excés d’energia a la xarxa elèctrica, en un cas inusual en el qual s’està generant més energia solar que la que pugui allotjar l’equip, i no es pot exportar ni emmagatzemar . Els operadors de xarxa històricament han necessitat proporcionar línies de transmissió i capacitat de generació. Ara també han de proporcionar emmagatzematge. Normalment es tracta d’hidrònim, però s’utilitzen altres mitjans d’emmagatzematge. Inicialment, s’ha utilitzat l’emmagatzematge perquè els generadors de base puguin funcionar a plena potència. Amb l'energia renovable variable, es necessita emmagatzematge per permetre la generació d'electricitat sempre que estigui disponible, i el consum sempre que sigui necessari. Les dues variables que té un operador de xarxa emmagatzema l'electricitat ''quan'' es necessita o la transmet a ''on'' és necessari. Si fallen tots dos, les instal·lacions de més de 30 kWp es poden apagar automàticament, tot i que en la pràctica tots els inversors mantenen la regulació de la tensió i deixin de subministrar energia si la càrrega no és adequada. Els operadors de xarxa tenen l'opció de reduir l'excés de generació de sistemes grans, encara que això es fa més sovint amb l'energia eòlica que l'energia solar, i es tradueix en una pèrdua substancial d'ingressos. <ref>[http://www.nrel.gov/docs/fy12osti/53732.pdf Integrating Variable Renewable Energy in Electric Power Markets]</ref> inversors tenen l'opció única de subministrar potència reactiva que pot resultar avantatjosa per fer coincidir els requisits de càrrega. <ref>[http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2012/01/smart-pv-inverter-benefits-for-utilities Smart PV Inverter Benefits for Utilities]</ref> |
|||
El 1970 la primera cèl·lula solar amb heteroestructura d'[[arsenur de gal·li]] (GaAs) i altament eficient es va desenvolupar en l'extinta URSS per [[Zhora Alferov]] i el seu equip d'investigació. |
|||
== Aplicacions independents == |
|||
La producció d'equips de deposició química de metalls per vapors orgànics o MOCVD (de l'anglès ''Metall Organic Chemical Vapor Deposition''), no es va desenvolupar fins als anys 80 del segle passat, limitant la capacitat de les companyies en la manufactura de cèl·lules solars d'arsenur de gali. La primera companyia que manufacturar panells solars en quantitats industrials, a partir d'unions simples de GaAs, amb una eficiència de AM0 (Air Mass Zero) del 17% va ser la nord-americana ASEC (de l'anglès ''Applied Solar Energy Corporation''). La connexió dual de la cel es va produir en quantitats industrials per ASEC el 1989, de manera accidental, com a conseqüència d'un canvi del GaAs sobre els substrats de GaAs a GaAs sobre substrats de [[germani]]. |
|||
[[Fitxer:TicketParkingMeter.jpg|miniatura| Parquímetre d'energia solar. ]] |
|||
[[Fitxer:Solar_panels_on_yacht_at_sea.jpg|dreta|miniatura| Els panells solars d’aquest petit iot poden carregar les bateries de 12 volts a un màxim de 9 A a la llum solar directa. ]] |
|||
Un sistema autònom no té connexió amb la "xarxa elèctrica" (també coneguda com a "xarxa"). Els sistemes independents varien àmpliament en grandària i aplicació des de rellotges de polsera o calculadores fins a edificis remots o naus espacials. Si la càrrega s’ha de subministrar independentment de la insolació solar, l’energia generada s’emmagatzema i s’emmagatzema amb una bateria. En aplicacions no portàtils en què el pes no és un problema, com en els edificis, [[Bateria de plom i àcid|les bateries de plom àcid]] s’utilitzen amb més freqüència pel seu baix cost i tolerància per abusos. Es pot incorporar un controlador de càrrega al sistema per: a) evitar danys a la bateria mitjançant càrregues o descàrregues excessives i, b) optimitzar la producció de les cèl·lules o mòduls mitjançant el seguiment del punt de potència màxim (MPPT). No obstant això, en sistemes fotovoltaics simples en què la tensió del mòdul fotovoltaic coincideix amb la tensió de la bateria, l'ús de l'electrònica MPPT es considera generalment innecessari, ja que el voltatge de la bateria és prou estable per proporcionar una captació de potència propera al mòdul fotovoltaic. En dispositius petits (per exemple, calculadores, parquímetres) només es consumeix [[Corrent continu|corrent]] continu ( [[Corrent continu|corrent]] continu). En sistemes més grans (per exemple, edificis, bombes d’aigua a distància) normalment es requereix AC. Per convertir el DC dels mòduls o bateries en CA, s’utilitza un [[Inversor (electrònica)|inversor]] . |
|||
=== Vehicles solars === |
|||
El dopatge accidental de germani (Ge) amb GaAs com a capa amortidora va crear circuits de voltatge oberts, demostrant el potencial de l'ús dels substrats de germani com altres cel. Una cel d'unions simples de GaAs va arribar al 19% d'eficiència AM0 el 1993. ASEC desenvolupar la primera cel de doble unió per les naus espacials usades en els EUA, amb una eficiència d'un 20% aproximadament. |
|||
Els vehicles terrestres, aquàtics, aeris o espacials poden obtenir una part o la totalitat de l’energia necessària per al seu funcionament des del sol. Els vehicles superficials generalment requereixen nivells de potència més alts que els que poden mantenir-se en una matriu solar de mida pràctica, de manera que s'utilitza una bateria per satisfer la demanda de potència màxima, i la matriu solar la recarrega. Els vehicles espacials han utilitzat amb èxit sistemes fotovoltaics solars durant anys de funcionament, eliminant el pes del combustible o de les bateries primàries. |
|||
=== Sistemes solars a petita escala === |
|||
Aquestes cel no usen el germani com a segona cel, però usen una cel obtinguda a partir de GaAs amb diferents tipus de dopatge. De manera excepcional, les cèl·lules de doble unió de GaAs poden arribar a produir eficiències AM0 de l'ordre del 22%. Les unions triples comencen amb eficiències de l'ordre del 24% el 2000, 26% el 2002, 28% el 2005, i han arribat, de manera corrent al 30% el 2007. El 2007, dues companyies nord-americanes [[Emcore Photovoltaics]] i [[Spectrolab]], produeixen el 95% de les cèl·lules solars del 28% d'eficiència. |
|||
[[Fitxer:Coyle_Industries_Portable_Solar_Power_System.jpg|miniatura| Imatge de perfil d’un generador d’energia solar mòbil ]] |
|||
Amb un creixent [[Fes-ho tu mateix|bricolatge]] -comunitat i un creixent interès en " l'energia verda " respectuosa amb el medi ambient, alguns afeccionats s'han esforçat a construir els seus propis sistemes solars fotovoltaics a partir de kits <ref>[http://www.greenplanet4energy.com People building their own solar systems from kits]. Greenplanet4energy.com. Retrieved on 2012-04-23.</ref> o en part diy. <ref>[http://www.instructables.com/id/Solar-Power-System/ Example of diy PV system with pictures]. Instructables.com (2007-11-05). Retrieved on 2012-04-23.</ref> Normalment, la comunitat de bricolatge utilitza sistemes econòmics <ref>Graham, Michael. (2005-10-15) [http://www.treehugger.com/files/2005/10/inexpensive_diy.php Low-cost PV solar kit preferred by diy-communities]. Treehugger.com. Retrieved on 2012-04-23.</ref> o d'alta eficiència <ref>Ken Darrow and Mike Saxenian [http://web.archive.org/web/20100922115732/http://www.villageearth.org/pages/Appropriate_Technology/ATSourcebook/ Appropriate Technology Sourcebook]. villageearth.org</ref> (com ara aquells amb [[Seguidor solar|rastreig solar]] ) per generar el seu propi poder. Com a resultat, els sistemes de bricolatge sovint acaben més barats que els seus homòlegs comercials. <ref>{{Ref-web|url=http://www.michigan.gov/documents/gov/Alternative_Energy_223194_7.pdf|títol=Alternative Energy Development: Michigan will be Nation’s Leader in Alternative Energy Technology, Jobs|editor=State of Michigan, Office Of The Governor|consulta=February 22, 2012}}</ref> Sovint, el sistema també està connectat a la [[xarxa elèctrica]] normal, utilitzant la [[Balanç net zero per a l'autoconsum energètic|mesura neta]] en lloc d'una bateria per a còpia de seguretat. Aquests sistemes solen generar una quantitat d’energia de ~ 2 kW o menys. A través d’Internet, la comunitat ara pot obtenir plans per construir el sistema (almenys parcialment DIY) i hi ha una tendència creixent a construir-los per a requisits interns. Els sistemes solars a petita escala també s'estan utilitzant tant en països desenvolupats com en països en [[País en vies de desenvolupament|desenvolupament]], per a residències i petites empreses. <ref>[http://villageearth.org/appropriate-technology/appropriate-technology-sourcebook/energy Energy]</ref> <ref>[https://www.atmosfair.de/en/projekte1/projekte00/india-solar-lamps-for-rural-areas/ Solar Lamps]</ref> Una de les aplicacions solars més rendibles és una bomba amb energia solar, ja que és molt més barat comprar un panell solar del que és executar línies elèctriques. <ref>[http://daily.bhaskar.com/article/RAJ-JPR-pay-bill-for-4-months-get-power-for-25-years-3491363.html 'Pay bill for 4 months, get power for 25 years']</ref> |
|||
== Aplicacions connectades a la xarxa == |
|||
==Diferents generacions de cèl·lules fotovoltaiques == |
|||
[[Fitxer:PV-system_urban_home1.png|dreta|miniatura|400x400px| Diagrama d'un sistema fotovoltaic connectat a la xarxa residencial ]] |
|||
En una mostra de [[metall]], els electrons exteriors dels seus àtoms, anomenats electrons de [[valència]] es poden moure lliurement. Es diu que estan deslocalitzats en regions de l'espai que ocupen tota la [[xarxa cristal·lina]], com si es tractés d'una [[malla]]. En termes energètics això vol dir que els electrons de l'última capa de l'àtom ocupen nivells d'energia alts que els permet escapar de l'enllaç que els uneix al seu àtom. |
|||
Un sistema connectat a la xarxa està connectat a una xarxa independent més gran (normalment la xarxa elèctrica pública) i alimenta l'energia directament a la xarxa elèctrica. Aquesta energia pot ser compartida per un edifici residencial o comercial abans o després del punt de mesura dels ingressos. La diferència és si la producció energètica acreditada es calcula independentment del consum energètic del client ( tarifa d’introducció ) o només de la diferència d’energia ( [[Balanç net zero per a l'autoconsum energètic|mesurament net]] ). Els sistemes connectats a xarxa varien en grandària des de residencials (2-10kWp) a estacions d'energia solar (fins a 10 s de MWp). Aquesta és una forma de generació elèctrica descentralitzada. L’alimentació d’electricitat a la xarxa requereix la transformació de corrent continu en CA mitjançant un inversor especial de sincronització de la xarxa . <ref>[http://www.solarcity.com/residential/how-solar-works.aspx How Solar Power Works]</ref> En instal·lacions de mida kW, el voltatge del sistema de corrent continu és tan alt com permès (normalment 1000 V excepte 600 V residencials dels Estats Units) per limitar les pèrdues ohmiques. La majoria dels mòduls (72 cèl·lules de silici cristal·lí) generen 160W a 300W a 36 volts. De vegades és necessari o desitjable connectar els mòduls parcialment en paral·lel en lloc de tots en sèrie. Un conjunt de mòduls connectats en sèrie es coneix com a "cadena". <ref>[http://homepower.com/view/?file=HP113_pg106_WordPower Photovoltaic... Cell, Module, String, Array]</ref> |
|||
=== Connexió a xarxes DC === |
|||
El conjunt d'aquests nivells, molt propers els uns dels altres, formen part de l'anomenada [[banda de conducció]] (en endavant BC). Aquesta banda està formada, a més, per nivells d'energia buits i és, precisament, l'existència d'aquests nivells buits la que permet que els electrons puguin saltar a ells quan se'ls posa en moviment, en aplicar un camp elèctric. Precisament aquesta circumstància permet que els metalls siguin conductors de l'electricitat. |
|||
Les xarxes DC es troben al transport elèctric: tramvies i troleibusos ferroviaris. S'han construït algunes plantes pilot per a aquestes aplicacions, com ara els dipòsits de tramvia de Hannover Leinhausen, que utilitzen col·laboradors fotovoltaics <ref>[http://web.archive.org/web/20090318231142/http://www.iea-pvps.org/products/download/rep7_07.pdf Innovative Electrical Concepts]. International Energy Agency (2001)</ref> i Ginebra (Bachet de Pesay). <ref>[http://www.ecotourisme.ch/site/7/site7.htm site7]. Ecotourisme.ch. Retrieved on 2012-04-23.</ref> Els 150 El lloc kW <sub>p de</sub> Ginebra alimenta 600 V DC directament a la xarxa d’electricitat de tramvia / trolleybus, mentre que abans de proporcionar-li al voltant del 15% de l’electricitat en la seva obertura el 1999. |
|||
=== Sistemes integrats en edificis=== |
|||
Els altres electrons de l'àtom, amb energies menors, formen la banda de valència (BV). La distància entre les dues bandes, en termes d'energia, és nul. Ambdues bandes es solapen de manera que els electrons de la BV amb més energia es troben, també, en la BC. |
|||
A les zones urbanes i suburbanes, les xarxes fotovoltaiques s’utilitzen comunament a les teulades per complementar l’ús de l’energia; sovint l'edifici tindrà una connexió a la [[xarxa elèctrica]], en aquest cas l'energia produïda per la matriu fotovoltaica es pot vendre de nou a la companyia d' utilitat en algun tipus de contracte de [[Balanç net zero per a l'autoconsum energètic|mesura neta]] . Alguns serveis públics, com Solvay Electric, a Solvay, Nova York, utilitzen les teulades de clients comercials i de pals de telèfon per donar suport al seu ús de panells fotovoltaics. <ref name="Solvay Electric Using Solar Panels on Telephone Poles">[http://www.9wsyr.com/news/local/story/Solvay-Electric-using-solar-panels-on-utility/4fFgF35JP0yyCmRElazAQg.cspx]</ref> Els arbres solars són matrius que, com el seu nom indica, imiten l'aspecte dels arbres, proporcionen ombra i de nit poden funcionar com a [[Enllumenat públic|llums del carrer]] . En entorns [[Agricultura|agrícoles]], la matriu es pot utilitzar per alimentar directament les [[Bomba (enginyeria)|bombes]] DC, sense necessitat d’un [[Inversor (electrònica)|inversor]] . A la configuració remota, com ara les zones muntanyoses, les illes o altres llocs on la xarxa elèctrica no està disponible, es poden utilitzar matrius solars com a única font d’electricitat, normalment mitjançant la càrrega d’una [[Bateria recarregable|bateria d’emmagatzematge]] . Hi ha suport financer disponible per a persones que vulguin instal·lar matrius fotovoltaiques. Els incentius van des dels crèdits fiscals federals fins als crèdits fiscals estatals i les devolucions fins als préstecs públics i les devolucions. Es pot trobar una llista dels incentius actuals a la [http://www.dsireusa.org base de dades d’incentius estatals per a les energies renovables i l’eficiència] . Al Regne Unit, a les famílies se'ls paga una 'taxa de retroalimentació' per comprar electricitat en excés a una tarifa plana per kWh. Es tracta d’un màxim de 44,3 p / kWh, que pot permetre que una casa guanyi el doble de la factura d’electricitat interna habitual. <ref name="Feed In Tariff UK">[http://www.microgeneration.com/grants-and-funding/feed-in-tariff Feed in Tariffs]. Microgeneration.com. Retrieved on 2012-04-23.</ref> El sistema de tarifes de feed-in actual del Regne Unit es revisarà el 31 de març de 2012, després que l’esquema actual ja no estigui disponible. <ref name="Solar Photovoltaic FAQs">[http://www.swithenbanks.co.uk/site.php?action=full&id=357 FAQs on Solar Photovoltaic Panels at Swithenbanks, Solar Panels, Solar Hot Water, Water Turbines, Wind Turbines]. Swithenbanks.co.uk. Retrieved on 2012-04-23.</ref> |
|||
=== Plantes d'energia === |
|||
A les substàncies aïllants, la BC està completament buida perquè tots els electrons, inclosos els de l'última capa estan lligats a l'àtom, tenen una energia més baixa, i per tant es troben a la banda de valència, ia més la distància entre les bandes (s'anomena a aquesta distància energètica banda prohibida, o gap) és bastant gran, de manera que els és molt difícil saltar a la BC. Com la BV és plena, els electrons no poden moure's i no pot haver corrent elèctric en aplicar un voltatge entre els extrems de l'aïllant. |
|||
[[Fitxer:Juwi_PV_Field.jpg|miniatura|400x400px| Waldpolenz Solar Park, [[Alemanya]] ]] |
|||
Una ''central fotovoltaica'' (parc solar o granja solar) és una [[Central elèctrica|central elèctrica que]] utilitza mòduls fotovoltaics i [[Inversor (electrònica)|inversors]] per a [[Generació d'energia elèctrica|la generació elèctrica a]] escala d'utilitat, connectada a una xarxa de transport elèctric. Algunes grans centrals fotovoltaiques com ara el parc solar Waldpolenz i la granja solar Topaz cobreixen desenes o centenars d'hectàrees i tenen sortides d'energia de fins a centenars de [[Watt|megawatts]] . |
|||
== Rendiment del sistema == |
|||
En els semiconductors, les bandes de valència i conducció presenten una situació intermèdia entre la qual es dóna en un conductor i la que és normal en un aïllant. La BC té molt pocs electrons. Això és degut al fet que la separació que hi ha entre la BV i la BC no és nul, però si petita. Així s'explica que els semiconductors augmenten la seva conductivitat amb la temperatura, ja que l'energia tèrmica subministrada és suficient perquè els electrons puguin saltar a la banda de conducció, mentre que els conductors la disminueixen, ja que les vibracions dels àtoms augmenten i dificulten la mobilitat dels electrons. |
|||
=== Insolació i energia === |
|||
El més interessant dels semiconductors és que la seva petita conductivitat elèctrica és deguda, tant a la presència d'electrons a la BC, com que la BV no està totalment plena. |
|||
La insolació solar es compon de radiació directa, radiació difusa i radiació reflectida (o [[albedo]] ). Al migdia durant un dia sense núvols a l'equador, la potència del sol és d'aproximadament 1 [[Watt|kW]] / m², <ref>{{Ref-llibre|cognom=El-Sharkawi|nom=Mohamed A.|títol=Electric energy|any=2005|editorial=CRC Press|isbn=978-0-8493-3078-0|pàgines=87–88}}</ref> a la superfície de la Terra, a un pla perpendicular als raigs del sol. Com a tal, les matrius fotovoltaiques poden [[Seguidor solar|fer un seguiment del sol a]] través de cada dia per millorar considerablement la recollida d'energia. No obstant això, els dispositius de seguiment afegeixen costos i requereixen manteniment, per la qual cosa és més habitual que les matrius fotovoltaiques tinguin muntatges fixos que inclini la matriu i que facin front [[Migdia|al migdia solar]] (aproximadament al sud de l'hemisferi nord o al nord de l'hemisferi sud). L’angle d’inclinació, des de l’horitzontal, es pot variar durant la temporada, <ref>[http://www.macslab.com/optsolar.html Optimum Tilt of Solar Panels]</ref> però, si es fixa, s’ha de configurar per donar una sortida òptima de la matriu durant la part màxima de la demanda elèctrica d’un any típic per a un sistema autònom. Aquest angle òptim d’inclinació del mòdul no és necessàriament idèntic a l’angle d’inclinació per a la producció d’energia màxima de la matriu anual. <ref>[http://www.fsec.ucf.edu/en/publications/pdf/FSEC-RR-54-98-2.pdf Stand Alone Photovoltaic Lighting Systems]</ref> L’optimització d’un sistema fotovoltaic per a un entorn específic pot ser complicada, ja que s’haurien d’efectuar problemes de flux solar, de brutícia i de pèrdues de neu. A més, els treballs recents han demostrat que els efectes espectrals poden tenir un paper en la selecció òptima de materials fotovoltaics. Per exemple, l’ albedo espectral pot tenir un paper important en la producció depenent de la superfície al voltant del sistema fotovoltaic. <ref>Rob W. Andrews and Joshua M. Pearce, [http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2013.01.030 The effect of spectral albedo on amorphous silicon and crystalline silicon solar photovoltaic device performance], ''Solar Energy'', '''91''',233–241 (2013). DOI:10.1016/j.solener.2013.01.030 [http://www.academia.edu/3081684/The_effect_of_spectral_albedo_on_amorphous_silicon_and_crystalline_silicon_solar_photovoltaic_device_performance open access]</ref> |
|||
Pel clima i les latituds dels Estats Units i Europa, la insolació típica oscil·la entre els 4 kWh / m² / dia en els climes del nord a 6,5 kWh / m² / dia a les regions més assolellades. Els panells solars típics tenen una eficiència mitjana del 15%, amb els millors panells comercials disponibles del 21%. Per tant, una instal·lació fotovoltaica a les latituds meridionals d'Europa o dels Estats Units pot esperar produir 1 kWh / m² / dia. Un típic panell solar de "150 watts" té una mida d'un metre quadrat. Es pot esperar que aquest grup produeixi 0,75 kWh cada dia, de mitjana, després de tenir en compte el clima i la latitud, per a una insolació de 5 hores de sol / dia. <ref>[http://www.alternative-energy-resources.net/solar-energy-facts.html Solar Energy Facts - Deciding on your Solar Energy System]</ref> Un típic 1 La instal·lació fotovoltaica de kW a Austràlia o les latituds meridionals d'Europa o Estats Units, pot produir 3,5-5 kWh per dia, depenent de la ubicació, l'orientació, la inclinació, la insolació i altres factors. <ref>{{Ref-web|url=http://www.solarchoice.net.au/blog/how-much-energy-will-my-solar-cells-produce/|títol=How much energy will my solar cells produce?|consulta=2012-05-30}}</ref> Al desert del [[Sàhara]], amb menys cobertura de núvols i amb un millor angle solar, es podria obtenir, de manera ideal, més a prop de 8,3 kWh / m² / dia, sempre que el vent gairebé mai present no sorgeixi sorra a les unitats. L'àrea del desert del Sàhara és de més de 9 milions de km². 90.600 El km², o aproximadament el 1%, podria generar tanta electricitat com totes les centrals elèctriques del món combinades. <ref>[http://social.csptoday.com/taxonomy/term/83/saharas-solar-power-potential-underlined Sahara's solar power potential underlined]</ref> |
|||
===Quatre generacions de cèl·lules fotovoltaiques === |
|||
[[Fitxer:Polycrystalline silicon rod.jpg|250px|thumb|Barra de silici policristal·lí.]] |
|||
La primera generació de cèl·lules fotovoltaiques consistien en una gran superfície de vidre simple. Una simple capa amb unió [[díode]] ''pn'', capaç de generar energia elèctrica a partir de fonts de [[llum]] amb [[longitud d'ona|longituds d'ona]] similars a les que arriben a la superfície de la Terra provinents del Sol. Aquestes cèl·lules estan fabricades, usualment, usant un procés de difusió amb [[Oblia (electrònica)|oblies]] de [[silici]]. Aquesta primera generació (coneguda també com a cèl·lules solars basades en oblia) són, actualment, (2007) la tecnologia dominant en la producció comercial i constitueixen, aproximadament, el 86% del mercat de cèl·lules solars terrestres. |
|||
=== Seguiment del sol === |
|||
La segona generació de materials fotovoltaics es basen en l'ús de dipòsits [[epitaxial]]s molt prims de semiconductors sobre hòsties amb concentradors. Hi ha dos tipus de cèl·lules fotovoltaiques epitaxials: les espacials i les terrestres. Les cèl·lules espacials, usualment, tenen eficiències AM0 (Air Mass Zero) més altes (28-30%), però tenen un cost per watt més alt. En les terrestres la pel·lícula prima s'ha desenvolupat usant processos de baix cost, però tenen una eficiència AM0 (7-9%), més baixa, i, per raons evidents, es qüestionen per a aplicacions espacials. |
|||
Els seguidors i els sensors per optimitzar el rendiment sovint es consideren opcionals, però els sistemes de seguiment poden augmentar la producció viable fins a un 45%. <ref name="RISE" /> <ref>[http://www.solartown.com/learning/solar-panels/beginners-guide-to-solar-trackers-how-to-increase-output-for-your-home-solar-panel-system/ Beginners' Guide to Solar Trackers: How to Increase Output for Your Home Solar Panel System]</ref> matrius fotovoltaiques que s'aproximen o superen un megawat sovint utilitzen seguidors solars. El fet de tenir en compte els núvols i el fet que la majoria del món no estigui a l’equador i que el sol es posi a la nit, la mesura correcta de l’energia solar és la insolació : el nombre mitjà de quilowatts-hora per metre quadrat per dia. Pel clima i les latituds dels Estats Units i Europa, la insolació típica oscil·la entre els 2,26 kWh / m² / dia en climes del nord a 5,61 kWh / m² / dia a les regions més assolellades. <ref>[http://www.apricus.com/html/insolation_levels_europe.htm Insolation Levels (Europe)]</ref> <ref>[http://www.porta-energy.com/Insolation_USA.htm 10 years Average Insolation Data]</ref> |
|||
Per a sistemes de grans dimensions, l’energia obtinguda mitjançant l’ús de sistemes de seguiment pot superar la complexitat afegida (els seguidors poden augmentar l’eficiència un 30% o més). Per a sistemes molt grans, el manteniment afegit del seguiment és un detriment substancial. <ref>[http://www1.ifc.org/wps/wcm/connect/04b38b804a178f13b377ffdd29332b51/SOLAR%2BGUIDE%2BBOOK.pdf?MOD=AJPERES Utility Scale Solar Power Plants]</ref> seguiment no és necessari per a sistemes fotovoltaics concentrats de pantalla plana i baixa concentració. Per a sistemes fotovoltaics concentrats d'alta concentració, el seguiment de dos eixos és una necessitat. <ref>[http://www.helmholz.us/smallpowersystems/Intro.pdf Should You Install a Solar Tracker?]</ref> |
|||
Les tendències de fixació de preus afecten l’equilibri entre l’addició de panells solars més fixos en comparació amb menys panells que rastregen. Quan els preus dels panells solars cauen, els seguidors es converteixen en una opció menys atractiva. |
|||
Les prediccions abans de l'arribada de la tecnologia de pel·lícula prima apuntaven a una considerable reducció de costos per cèl·lules solars de pel·lícula prima. Reducció que ja s'ha produït. Actualment (2007) hi ha un gran nombre de tecnologies de materials semiconductors sota investigació per a la producció en massa. Es poden esmentar, entre aquests materials, el [[silici amorf]], [[silici policristal·lí]], [[silici microcristal·lí]], [[tel·lurur de cadmi]] i [[sulfur]]s i [[selenur]]s d'[[indi (element)|indi]]. Teòricament, un avantatge de la tecnologia de pel·lícula prima és la seva massa reduïda, molt apropiada per panells sobre materials molt lleugers o flexibles. Fins i tot materials d'origen tèxtil. |
|||
=== Obscuriment i brutícia === |
|||
L'arribada de pel·lícules primes de [[gal·li]] i [[arsènic]] per a aplicacions espacials (anomenades cèl·lules primes) amb potencials d'eficiència AM0 per sobre del 37% estan, actualment, en estat de desenvolupament per a aplicacions d'elevada potència específica. La segona generació de cèl·lules solars constitueix un petit segment del mercat fotovoltaic terrestre, i aproximadament el 90% del mercat espacial. |
|||
La sortida elèctrica de cèl·lules fotovoltaiques és extremadament sensible a les ombres. Quan fins i tot una petita porció d’una cel·la, mòdul o matriu s’ombra, mentre que la resta es troba a la llum del sol, la sortida cau dramàticament a causa d’un "curtcircuit" intern (els electrons inverteixen a través de la part ombrejada de la [[Junció PN|unió pn]] ). Si el corrent extret de la sèrie de cel·les de la sèrie no és superior a la que es pot produir per la cel·la ombrejada, el corrent (i el poder) desenvolupat per la cadena és limitat. Si hi ha disponible una tensió suficient de la resta de cel·les en una cadena, el corrent serà obligat a través de la cel·la trencant la unió a la part ombrejada. Aquesta tensió de descomposició en cèl·lules comunes és d'entre 10 i 30 volts. En lloc d'afegir la potència produïda pel panell, la cel·la ombrejada absorbeix la potència, convertint-la en calor. Atès que la tensió inversa d'una cel·la ombrejada és molt més gran que la tensió cap endavant d'una cel·la il·luminada, una cel·la ombrejada pot absorbir la potència de moltes altres cel·les de la cadena, afectant de manera desproporcionada la sortida del panell. Per exemple, una cel·la ombrejada pot deixar caure 8 volts, en comptes d'afegir 0,5 volts, a un nivell de corrent particular, absorbint així la potència produïda per altres 16 cèl·lules. <ref name="UE03">Ursula Eicker, ''Solar Technologies for Buildings'', Wiley 2003, ISBN 0-471-48637-X, page 226</ref> És important que una instal·lació fotovoltaica no estigui ombrejada pels arbres ni per altres obstruccions. La majoria dels mòduls tenen diodes de bypass entre cada cel·la o cadena de cel·les que minimitzen els efectes de l'ombreig i només perden la potència de la part ombrejada de la matriu. La tasca principal del díode de bypass és eliminar els punts calents que es formen a les cèl·lules que poden causar danys addicionals a la matriu i provocar incendis. La llum del sol pot ser absorbida per la pols, la neu o altres impureses a la superfície del mòdul. Això pot reduir la llum que afecta les cèl·lules. En general, aquestes pèrdues agregades durant l’any són petites fins i tot per a ubicacions al Canadà. <ref name="open access">Rob Andrews and Joshua M. Pearce, “[http://www.ieee-pvsc.org/ePVSC/manuscripts/MePVSC566_0521131900.pdf Prediction of Energy Effects on Photovoltaic Systems due to Snowfall Events]” in: ''2012 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC)''. Presented at the 2012 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), pp. 003386 –003391. Available: [http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6318297 DOI] [http://mtu.academia.edu/JoshuaPearce/Papers/1990041/Prediction_of_Energy_Effects_on_Photovoltaic_Systems_due_to_Snowfall_Events open access]</ref> manteniment d'una superfície neta del mòdul augmentarà el rendiment de la producció durant la vida del mòdul. Google va trobar que la neteja dels panells solars muntats en pla després de 15 mesos va augmentar la seva producció en gairebé el 100%, però que les matrius inclinades del 5% es van netejar adequadament per l'aigua de pluja. <ref>[http://googleblog.blogspot.com/2009/07/should-you-spring-clean-your-solar.html Should you spring clean your solar panels?]</ref> <ref name="snow2">Rob W. Andrews, Andrew Pollard, Joshua M. Pearce, “The Effects of Snowfall on Solar Photovoltaic Performance ”, ''Solar Energy'' '''92''', 8497 (2013). DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2013.02.014 [http://www.academia.edu/3193083/The_Effects_of_Snowfall_on_Solar_Photovoltaic_Performance open access]</ref> |
|||
=== Temperatura === |
|||
La tercera generació de cèl·lules fotovoltaiques que s'estan proposant en l'actualitat (2007) són molt diferents dels dispositius semiconductors de les generacions anteriors, ja que realment no presenten la tradicional unió pn per separar els portadors de càrrega fotogenerats. Per a aplicacions espacials, s'estan estudiant dispositius de buits quàntics (punts quàntics, cordes quàntiques, etc.) I dispositius que incorporen [[nanotub]] és de [[carboni]], amb un potencial de més del 45% d'eficiència AM0. Per a aplicacions terrestres, es troben en fase d'investigació dispositius que inclouen cèl·lules fotoelectroquímices, cèl·lules solars de [[polímer]]s, cèl·lules solars de [[nanocristall]]s i cèl·lules solars de tintes sensibilitzades. |
|||
La sortida i la vida del mòdul també es degraden a causa de l'augment de temperatura. Permetre que l'aire ambient flueixi i, si és possible, els mòduls fotovoltaics redueixen aquest problema. |
|||
=== Eficiència del mòdul === |
|||
Una hipotètica quarta generació de cèl·lules solars consistiria en una tecnologia fotovoltaica composta en què es barregen, conjuntament, nanopartícules amb polímers per a fabricar una capa simple multiespectral. Posteriorment, diverses capes primes multiespectrals es podrien apilar per fabricar les cèl·lules solars multiespectrals definitives. Cèl·lules que són més eficients, i barates. Basades en aquesta idea, i la tecnologia multiunió, s'han usat en les missions de Mart que ha dut a terme la [[NASA]]. La primera capa és la que converteix els diferents tipus de llum, la segona és per a la conversió d'energia i l'última és una capa per a l'[[espectre infraroig]]. D'aquesta manera es converteix una mica del [[calor]] a [[energia]] aprofitable. El resultat és una excel·lent cèl·lula solar composta. La investigació de base per a aquesta generació s'està supervisant i dirigint per part de la [http://www.darpa.mil/ DARPA] <ref>L'Agència per als Projectes d'Investigació Avançada per a la Defensa és l'organització central per a la recerca i desenvolupament del Departament de Defensa (DoD) dels EUA</ref> (de l'anglès ''Defense Advanced Research Projects Agency'') per determinar si aquesta tecnologia és viable o no. Entre les companyies que treballen en aquest quarta generació es troben Xsunx, Konarka Technologies, Inc, Nanosolar, Dyesol i Nanosys. |
|||
El 2012, els panells solars disponibles per als consumidors poden tenir una eficiència de fins a un 17%, <ref>{{Ref-web|url=http://sroeco.com/solar/most-efficient-solar-panels|títol=Solar Panel Comparison Table|consulta=2012-10-21}}</ref> mentre que els panells disponibles comercialment poden arribar al 27%. <ref>{{Ref-web|url=http://www.concentrix-solar.de/technology/concentrator-modules/?L=1|títol=Concentrix Solar: Concentrator Modules|consulta=2008-12-03}}</ref> <ref>[http://www.renewableenergyfocususa.com/view/16037/cpv-solar-cell-reach-27-system-efficiency/ CPV Solar Cell Reach 27% System Efficiency]</ref> |
|||
=== Monitorització === |
|||
== Principi de funcionament == |
|||
Els sistemes fotovoltaics han de ser monitoritzats per detectar avaries i optimitzar el seu funcionament. Diverses estratègies de ''monitorització fotovoltaica'' en funció de la sortida de la instal·lació i de la seva naturalesa. El monitoratge es pot realitzar en el lloc o de forma remota. Pot mesurar només la producció, recuperar totes les dades de l’inversor o recuperar totes les dades de l’equip de comunicació (sondes, comptadors, etc.). Les eines de monitorització només es poden dedicar a la supervisió o oferir funcions addicionals. Els inversors individuals i els controladors de càrrega de bateria poden incloure un control mitjançant programes i protocols específics del fabricant. <ref>[http://enphase.com/explore/enphase-technology/ Enphase Technology]</ref> La mesura energètica d'un inversor pot tenir una precisió limitada i no és adequada per a efectes de comptabilitat. Un sistema d’adquisició de dades de tercers pot controlar múltiples inversors, utilitzant els protocols del fabricant de l’inversor, i també obtenir informació relacionada amb el clima. Els [[Comptador intel·ligent|comptadors intel·ligents]] independents poden mesurar la producció d'energia total d'un sistema de matrius fotovoltaiques. Es poden utilitzar mesures separades com l’anàlisi d’imatges de satèl·lit o un mesurador de radiació solar (un [[piranòmetre]] ) per estimar la insolació total per a la comparació. <ref>[https://buildingsfieldtest.nrel.gov/solar_irradiance_measurements Solar Irradiance Measurements]</ref> Les dades recollides d'un sistema de monitorització es poden visualitzar de forma remota a través de la World Wide Web. Per exemple, el camp de proves Open Solar Outdoors ( OSOTF ) <ref>{{Ref-publicació|cognom=Pearce|nom=Joshua. M|publicació=Proceedings of the 16th Annual National Collegiate Inventors and Innovators Alliance Conference|any=2012|pàgines=1–7|url=http://mtu.academia.edu/JoshuaPearce/Papers/1555998/Open_Solar_Photovoltaic_Systems_Optimization}}</ref> és un sistema de proves [[Energia solar fotovoltaica|fotovoltaiques]] connectat a la xarxa, que supervisa contínuament la sortida de diversos mòduls fotovoltaics i correlaciona el seu rendiment amb una llarga llista de lectures meteorològiques altament precises. L’OSOTF s’organitza sota principis de codi obert: totes les dades i anàlisis es posen a disposició de tota la comunitat fotovoltaica i del públic en general. <ref>[http://mtu.academia.edu/JoshuaPearce/Papers/1555998/Open_Solar_Photovoltaic_Systems_Optimization Open Solar Photovoltaic Systems Optimization]</ref> El Centre Fraunhofer per a sistemes d'energia sostenible manté dos sistemes de proves, un a Massachusetts, i el camp de proves solars a l'aire lliure OTF-1 a Albuquerque, Nou Mèxic, que es va inaugurar el juny de 2012. Un tercer lloc, OTF-2, també a Albuquerque, està en construcció. <ref>[http://cse.fraunhofer.org/press-releases/cse-announces-opening-of-outdoor-solar-test-field/ Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems Announces Opening of Albuquerque Outdoor Solar Test Field]</ref> Algunes empreses ofereixen programes d’anàlisi per analitzar el rendiment del sistema. Els sistemes residencials petits poden tenir requeriments mínims d’anàlisi de dades que no siguin, potser, la producció d’energia total; Les centrals elèctriques més grans connectades a la xarxa poden beneficiar-se d'investigacions més detallades sobre el rendiment. <ref>[http://www.pge.com/myhome/saveenergymoney/solarenergy/csi/csimeteringperformancemonitoring/ CSI—Metering and Performance Monitoring]</ref> <ref>[http://www.campbellsci.com/solar-energy Solar Energy]</ref> <ref>[http://www.solarcity.com/residential/solarguard-system-monitoring.aspx SolarGuard]</ref> |
|||
=== Factors de rendiment === |
|||
=== Principis teòrics de funcionament. Explicació simplificada === |
|||
Les incerteses en els ingressos al llarg del temps es refereixen principalment a l’avaluació del recurs solar i al rendiment del propi sistema. En el millor dels casos, les incerteses solen ser del 4% per a la variabilitat climàtica interanual, el 5% per a l’estimació del recurs solar (en un pla horitzontal), el 3% per a l’estimació de la irradiació al pla de la matriu, el 3% per a la potència qualificació de mòduls, 2% per pèrdues per brutícia i brutícia, 1,5% per pèrdues per neu i 5% per a altres fonts d’error. La identificació i la reacció a pèrdues manejables és fonamental per a l'eficiència dels ingressos i de la gestió de l'O & M. El seguiment del rendiment de la matriu pot ser part dels acords contractuals entre el propietari de la matriu, el constructor i la utilitat que adquireix l'energia produïda. [ Cita requerida ] Recentment, un mètode per crear "sintètics" dies utilitzant les dades del temps disponible i la verificació utilitzant el solar a l'aire lliure Prova de camp obert que sigui possible predir el rendiment de sistemes fotovoltaics amb un alt grau de precisió. <ref>Rob Andrews, Andrew Pollard, Joshua M. Pearce, “Improved parametric empirical determination of module short circuit current for modelling and optimization of solar photovoltaic systems”, ''Solar Energy'' '''86''', 2240-2254 (2012). [http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2012.04.016 DOI], [http://mtu.academia.edu/JoshuaPearce/Papers/1853740/Improved_parametric_empirical_determination_of_module_short_circuit_current_for_modelling_and_optimization_of_solar_photovoltaic_systems open access]</ref> Aquest mètode es pot utilitzar per determinar els mecanismes de pèrdua a escala local, com ara els de neu <ref name="open access" /> <ref name="snow2" /> o els efectes dels recobriments superficials (per exemple, hidrofòbics o hidròfils ) sobre les pèrdues de brutícia o de neu. <ref>Rob W. Andrews, Andrew Pollard, Joshua M. Pearce, [http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2013.01.032 A new method to determine the effects of hydrodynamic surface coatings on the snow shedding effectiveness of solar photovoltaic modules]. ''Solar Energy Materials and Solar Cells'' '''113''' (2013) 71–78. [http://www.academia.edu/2937014/A_new_method_to_determine_the_effects_of_hydrodynamic_surface_coatings_on_the_snow_shedding_effectiveness_of_solar_photovoltaic_modules open access]</ref> L’accés a Internet ha permès millorar el control i la comunicació energètics. Hi ha diversos proveïdors que ofereixen sistemes dedicats. Per al sistema fotovoltaic que utilitza microinversors (conversió de corrent continu a corrent altern), es proporcionen automàticament les dades de potència del mòdul. Alguns sistemes permeten establir alertes de rendiment que generen avisos de telèfon / correu electrònic / text quan s’aconsegueixin límits. Aquestes solucions proporcionen dades per al propietari del sistema i l’instal·lador. Els instal·ladors poden supervisar de forma remota múltiples instal·lacions i veure a simple vista l’estat de tota la base instal·lada. |
|||
=== Vida del mòdul === |
|||
# Alguns dels [[fotó|fotons]], que provenen de la radiació solar, impacten sobre la primera superfície del panell, penetrant en aquest i sent absorbits per materials semiconductors, com ara el silici o l'arsenur de gal·li. |
|||
Les vides efectives dels mòduls solen ser de 25 anys o més. <ref>{{Ref-web|url=http://www4.agr.gc.ca/AAFC-AAC/display-afficher.do?id=1187620075153&lang=eng|títol=Solar Power (Photovoltaic, PV)|obra=Agriculture and Agri-Food Canada|consulta=5 February 2010}}</ref> El període de recuperació d'una inversió en una instal·lació solar fotovoltaica varia molt i sol ser menys útil que un càlcul de la [[Retorn de la inversió|rendibilitat de la inversió]] . <ref>[http://www.renewableenergyworld.com/rea/blog/post/2010/04/the-worst-metric-in-renewables-the-payback-period The Worst Metric in Renewables: 'The Payback Period']. Renewable Energy World (2010-04-19). Retrieved on 2012-10-01.</ref> Encara que normalment es calcula entre els 10 i els 20 anys, el període de recuperació pot ser molt més curt amb els incentius. <ref>[http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/8751862.stm It's payback time for home generation]. BBC News (2010-06-22). Retrieved on 2012-04-23.</ref> |
|||
# Els [[electró|electrons]], [[subpartícules]] atòmiques que formen part de l'exterior dels [[àtom]]s, i que s'allotgen en [[orbital atòmic|orbitals]] d'[[energia quantificada]], són colpejats pels fotons (interaccionen) alliberant dels àtoms als que estaven originalment confinats. |
|||
== Sistemes híbrids == |
|||
Això els permet, posteriorment, circular a través del material i produir [[electricitat]]. Les [[càrrega positiva|càrregues positives]] complementàries que es creen en els àtoms que perden els electrons, (semblants a bombolles de càrrega positiva) s'anomenen buits i flueixen en el sentit oposat al dels electrons, al panell solar. |
|||
[[Fitxer:Hybrid_Power_System.gif|dreta]] |
|||
Un sistema híbrid combina PV amb altres formes de generació, generalment un generador dièsel. També s'utilitza el biogàs. L’altra forma de generació pot ser un tipus capaç de modular la sortida de potència en funció de la demanda. No obstant això, es pot utilitzar més d’una forma d’energia renovable, per exemple, el vent. La generació d'energia fotovoltaica serveix per reduir el consum de combustibles no renovables. Els sistemes híbrids es troben més sovint a les illes. [[Pellworm|L’]] illa de [[Pellworm]] a Alemanya i l’illa de [[Kithnos|Kythnos]] a Grècia són exemples notables (tots dos es combinen amb el vent). <ref>[http://www.pvresources.com/en/hybrid.php PV resources website], Hybrid power station accessed 10 Feb 08</ref> <ref>[http://web.archive.org/web/20110719072419/http://www.pellworm.de/energieversorgung.0.html Daten und Fakten]. Pellworm island website (in German)</ref> La planta de Kythnos ha reduït el consum de gasoil en un 11,2% <ref>{{Ref-publicació|cognom=Darul’a|nom=Ivan|publicació=Journal of Eelectrical Engineering|volum=58|exemplar=1|pàgines=58–60|any=2007|url=http://iris.elf.stuba.sk/JEEEC/data/pdf/1_107-10.pdf|format=PDF|issn=1335-3632|consulta=2008-02-10}}</ref> |
|||
tTambé hi ha hagut treballs recents que mostren que el límit de penetració de FV es pot augmentar mitjançant l’implementació d’una xarxa distribuïda de sistemes híbrids PV + CHP als Estats Units. <ref>{{Ref-publicació|cognom=J. M. Pearce|doi=10.1016/j.energy.2009.08.012|publicació=''Energy|volum=34|pàgines=1947–1954|any=2009|url=http://hdl.handle.net/1974/5307}}</ref> La distribució temporal dels fluxos solars, els requisits elèctrics i de calor per a les residències unifamiliars representatives dels EUA van ser analitzats i els resultats mostren clarament que hibridar CHP amb PV pot permetre un desplegament fotovoltaic addicional per sobre del que és possible amb un sistema convencional de generació elèctrica centralitzada. Aquesta teoria es va reconfirmar amb simulacions numèriques utilitzant dades de flux solar per segon per determinar que la còpia de seguretat necessària per proporcionar un sistema híbrid és possible amb sistemes de bateries relativament petits i de baix cost. <ref>P. Derewonko and J.M. Pearce, [http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5411247&isnumber=5411118 “Optimizing Design of Household Scale Hybrid Solar Photovoltaic + Combined Heat and Power Systems for Ontario”], Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 2009 34th IEEE, pp.1274–1279, 7–12 June 2009.</ref> A més, són possibles sistemes de PV + CHP grans per a edificis institucionals, que ofereixen de nou una còpia de seguretat per al PV intermitent i redueixen el temps d'execució de CHP. <ref>M. Mostofi, A. H. Nosrat, and J. M. Pearce, “Institutional-Scale Operational Symbiosis of Photovoltaic and Cogeneration Energy Systems” ''International Journal of Environmental Science and Technology'' '''8'''(1), pp. 31–44, 2011. Available open access: [http://www.ijest.org/?_action=articleInfo&article=473]</ref> |
|||
S'ha de comentar que, així com el flux d'electrons correspon a càrregues reals, és a dir, càrregues que estan associades a desplaçament real de massa, els buits, en realitat, són càrregues que es poden considerar virtuals, ja que no impliquen desplaçament de massa real. |
|||
== Normalització == |
|||
Un conjunt de panells solars transformen l'energia solar (energia en forma de radiació i que depèn de la [[freqüència]] dels fotons) en una determinada quantitat de [[corrent continu]], també anomenada DC (acrònim de l'anglès ''Direct Current'' i que correspon a un tipus de corrent elèctric que es descriu com un moviment de càrregues en una direcció i un sol sentit, a través d'un circuit. Els electrons es mouen dels potencials més baixos als més alts). |
|||
L'augment de l'ús de sistemes fotovoltaics i la integració de l'energia fotovoltaica en estructures i tècniques existents de subministrament i distribució augmenten el valor de les normes i definicions generals per als components i sistemes fotovoltaics. [ cita requerida ] Les normes es recullen a la [[Comissió Electrotècnica Internacional]] (IEC) i s'apliquen a l'eficiència, durabilitat i seguretat de les cèl·lules, mòduls, programes de simulació, connectors i cables, sistemes de muntatge, eficiència global dels inversors, etc. <ref>Regan Arndt and Dr. Ing Robert Puto. Basic Understanding of IEC Standard Testing For Photovoltaic Panels. Available: http://tuvamerica.com/services/photovoltaics/ArticleBasicUnderstandingPV.pdf</ref> |
|||
== Costos i economia == |
|||
Opcionalment: |
|||
Els costos de producció s'han reduït en els darrers anys per a un ús més estès a través de la producció i els avenços tecnològics. Per a instal·lacions a gran escala, els preus per sota dels 1,00 dòlars per watt són ara comuns. <ref>{{Ref-web|url=http://nationalinterest.org/commentary/the-end-the-nuclear-renaissance-6325?page=1|títol=The End of the Nuclear Renaissance ||cognom=[[John Quiggin]]|data=January 3, 2012|obra=National Interest}}</ref> Les [[Cèl·lula fotoelèctrica|cèl·lules solars de]] silici de vidre han estat substituïdes en gran mesura per cèl·lules solars de silici multicristalines més barates, i les cèl·lules solars de silici de pel·lícula prima també s'han desenvolupat recentment a costos de producció més baixos. Tot i que es redueixen en l’eficàcia de conversió d’energia a partir d’un "siwafers" monocristall, també són molt més fàcils de produir a uns costos relativament baixos. <ref>[http://quantumsp.com/en/solar-energy/a-comparison-of-pv-technologies/ A Comparison of PV Technologies]</ref> |
|||
# El corrent continu es porta a un [[Inversor (electrònica)|circuit electrònic convertidor]] que transforma el corrent continu en [[corrent altern]], (AC) (tipus de corrent disponible en el subministrament elèctric de qualsevol llar) de 120 o 240 volts. |
|||
# La potència d'AC entra al panell elèctric de la casa. |
|||
# L'electricitat generada es distribueix, gairebé sempre, a la línia de distribució dels dispositius d'il·luminació de la casa, ja que aquests no consumeixen excessiva energia, i són els adequats perquè funcionin correctament amb el corrent generat pel panell. |
|||
# L'electricitat que no s'usa es pot redirigir i usar en altres instal·lacions. |
|||
=== Costos energètics === |
|||
===Fotogeneració de portadors de càrrega=== |
|||
La taula següent mostra el cost total en cèntims de dòlar EUA per kWh d’electricitat generada per un sistema fotovoltaic. <ref><math>p = \frac{I\cdot (1+i)+\sum_{t=0}^T \frac{I \cdot b}{(1+i)^t}}{\sum_{t=0}^T\frac{E\cdot (1-v)^t}{(1+i)^t}}</math></ref> <ref>[http://www.solar-estimate.org/showfaq.php?id=261 What is Levelized Cost?]</ref> Els encapçalaments de fila de l'esquerra mostren el cost total, per quilowattat (kW <sub>p</sub> ), d'una instal·lació fotovoltaica. Els costos del sistema fotovoltaic han disminuït i, per exemple, a Alemanya, es va informar que van caure fins als 2200 USD / kW <sub>p</sub> per al segon trimestre de 2012. <ref>[http://www.irena.org/DocumentDownloads/Publications/Renewable_Power_Generation_Costs.pdf IRENA: Renewable Power Generation Costs (German Photovoltaic System Costs: USD 2200/kW; Page 9)]</ref> Els encapçalaments de les columnes a la part superior es refereixen a la producció energètica anual en kWh prevista per a cadascun d’ells instal·lat kW <sub>p</sub> . Això varia segons la regió geogràfica, ja que la insolació mitjana depèn de la nubositat mitjana i del gruix de l'atmosfera travessada per la llum del sol. També depèn del camí del sol en relació amb el panell i l'horitzó. Els panells solen muntar-se en un angle basat en la latitud, i sovint s'ajusten estacionalment per complir la [[Declinació (astronomia)|declinació]] solar canviant. [[Seguidor solar|El seguiment solar]] també es pot utilitzar per accedir a una llum solar més perpendicular, augmentant així la producció d'energia total. |
|||
Quan un fotó arriba a una peça de silici, poden ocórrer tres esdeveniments: |
|||
# El fotó pot passar a través del material de silici sense produir cap efecte, això passa, generalment per fotons de baixa energia. |
|||
# Els fotons poden ser reflectits en arribar a la superfície del panell, i són expulsats d'aquest. |
|||
# El fotó és absorbit pel silici, en aquest cas pot passar: |
|||
# Generar calor |
|||
# Produir parells d'electrons-buits, si l'energia del fotó incident és més alta que la mínima necessària perquè els electrons alliberats arribin a la banda conducció. |
|||
Els valors calculats de la taula reflecteixen el cost total en cèntims de dòlar per kWh produït. Assumeixen un cost total de capital del 10% (per exemple, un 4% de tipus d’interès, un cost d’explotació i de manteniment de l’1%, <ref>[http://www1.eere.energy.gov/solar/pdfs/46025.pdf PV operation and maintenance costs]. (PDF) . Retrieved on 2012-04-23.</ref> i la depreciació de la despesa de capital durant 20 anys). Normalment, els mòduls fotovoltaics tenen una garantia de 25 anys. <ref>[http://solarconsumerreporting.webs.com/warranties.htm Solar PV warranties]</ref> <ref>[https://www.cleanenergyexperts.com/2011/02/01/understanding-solar-panel-warranties/ Understanding Solar Panel Warrantees]</ref> |
|||
Noti's que si un fotó té un nombre enter de vegades el salt d'energia perquè l'electró arribi a la banda de conducció, podria crear més d'un únic parell electró-forat. Tanmateix, aquest efecte no és significatiu, de manera usual, en les cèl·lules solars. Aquest fenomen, de múltiples sencers, és explicable mitjançant la [[mecànica quàntica]] i la quantificació de l'energia. |
|||
{| class="wikitable" |
|||
|+ Cost per quilowatt hora (cèntims d’EUR / kWh) |
|||
! 20 anys |
|||
! 2400 <br /><br /><br /><br /> <small>kWh / kW <sub>p</sub> y</small> |
|||
! 2200 <br /><br /><br /><br /> <small>kWh / kW <sub>p</sub> y</small> |
|||
! 2000 <br /><br /><br /><br /> <small>kWh / kW <sub>p</sub> y</small> |
|||
! 1800 <br /><br /><br /><br /> <small>kWh / kW <sub>p</sub> y</small> |
|||
! 1600 <br /><br /><br /><br /> <small>kWh / kW <sub>p</sub> y</small> |
|||
! 1400 <br /><br /><br /><br /> <small>kWh / kW <sub>p</sub> y</small> |
|||
! 1200 <br /><br /><br /><br /> <small>kWh / kW <sub>p</sub> y</small> |
|||
! 1000 <br /><br /><br /><br /> <small>kWh / kW <sub>p</sub> y</small> |
|||
! 800 <br /><br /><br /><br /> <small>kWh / kW <sub>p</sub> y</small> |
|||
|- |
|||
| 200 $ <small>/ kW <sub>p</sub></small> |
|||
| 0,8 |
|||
| 0,9 |
|||
| 1.0 |
|||
| 1.1 |
|||
| 1.3 |
|||
| 1.4 |
|||
| 1.7 |
|||
| 2.0 |
|||
| 2.5 |
|||
|- |
|||
| $ 600 <small>/ kW <sub>p</sub></small> |
|||
| 2.5 |
|||
| 2.7 |
|||
| 3.0 |
|||
| 3.3 |
|||
| 3.8 |
|||
| 4.3 |
|||
| 5.0 |
|||
| 6.0 |
|||
| 7.5 |
|||
|- |
|||
| $ 1000 <small>/ kW <sub>p</sub></small> |
|||
| 4.2 |
|||
| 4.5 |
|||
| 5.0 |
|||
| 5.6 |
|||
| 6.3 |
|||
| 7.1 |
|||
| 8.3 |
|||
| 10.0 |
|||
| 12.5 |
|||
|- |
|||
| $ 1400 <small>/ kW <sub>p</sub></small> |
|||
| 5.8 |
|||
| 6.4 |
|||
| 7.0 |
|||
| 7.8 |
|||
| 8.8 |
|||
| 10.0 |
|||
| 11.7 |
|||
| 14.0 |
|||
| 17.5 |
|||
|- |
|||
| $ 1800 <small>/ kW <sub>p</sub></small> |
|||
| 7.5 |
|||
| 8.2 |
|||
| 9.0 |
|||
| 10.0 |
|||
| 11.3 |
|||
| 12.9 |
|||
| 15.0 |
|||
| 18.0 |
|||
| 22.5 |
|||
|- |
|||
| $ 2200 <small>/ kW <sub>p</sub></small> |
|||
| 9.2 |
|||
| 10.0 |
|||
| 11.0 |
|||
| 12.2 |
|||
| 13.8 |
|||
| 15.7 |
|||
| 18.3 |
|||
| 22.0 |
|||
| 27.5 |
|||
|- |
|||
| 2600 $ <small>/ kW <sub>p</sub></small> |
|||
| 10.8 |
|||
| 11.8 |
|||
| 13.0 |
|||
| 14.4 |
|||
| 16.3 |
|||
| 18.6 |
|||
| 21.7 |
|||
| 26.0 |
|||
| 32.5 |
|||
|- |
|||
| $ 3000 <small>/ kW <sub>p</sub></small> |
|||
| 12.5 |
|||
| 13.6 |
|||
| 15.0 |
|||
| 16.7 |
|||
| 18.8 |
|||
| 21.4 |
|||
| 25.0 |
|||
| 30.0 |
|||
| 37.5 |
|||
|} |
|||
=== Regne Unit === |
|||
Quan es absorbeix un fotó, l'energia d'aquest es comunica a un electró de la xarxa cristal·lina. Usualment, aquest electró està en la banda de valència, i està fortament vinculat en enllaços covalents que es formen entre els àtoms confrontants. El conjunt total dels enllaços covalents que formen la xarxa cristal·lina dóna lloc al que es diu la banda de valència. Els electrons que pertanyen a aquesta banda són incapaços de moure's més enllà dels confins de la banda, tret que se'ls proporcioni energia, ia més energia determinada. L'energia que el fotó li proporciona és capaç d'excitar i promocionar a la banda de conducció, que està buida i on pot moure's amb relativa llibertat, usant aquesta banda, per desplaçar-se, a través de l'interior del semiconductor. |
|||
Al Regne Unit, les instal·lacions fotovoltaiques es consideren generalment un desenvolupament permès i no requereixen permisos de planificació. Si la propietat està llistada o en una àrea designada (Parc Nacional, Àrea de bellesa natural excepcional, Lloc d'interès científic especial o Norfolk Broads), es requereix un permís de planificació. <ref>http://www.planningportal.gov.uk/permission/commonprojects/solarpanels/</ref> |
|||
=== Estats Units === |
|||
L'enllaç covalent del qual formava part l'electró, té ara un electró menys. Això es coneix com buit. La presència d'un enllaç covalent perdut permet als electrons veïns moure's cap a l'interior d'aquest buit, que produirà un nou buit al desplaçar l'electró del costat, i d'aquesta manera, i per un efecte de translacions successives, un lloc pot desplaçar a través de la xarxa cristal·lina. Així doncs, es pot afirmar que els fotons absorbits pel semiconductor creen parells mòbils d'electrons-buits. |
|||
Als Estats Units, moltes localitats requereixen una llicència per instal·lar un sistema fotovoltaic. Normalment, un sistema lligat a la xarxa requereix que un electricista amb llicència faci la connexió entre el sistema i el cablejat connectat a la xarxa de l’edifici. <ref>{{Ref-web|url=http://www.bootsontheroof.com/index.php?option=com_content&view=article&id=32:requirements-for-solar-installation-a-incentives-by-state&catid=14&Itemid=65|títol=Requirements for Solar Installations|obra=bootsontheroof.com|consulta=March 31, 2011}}</ref> |
|||
L'Estat de Califòrnia prohibeix a les associacions de propietaris restringir dispositius solars. <ref>{{Ref-web|url=http://www.dsireusa.org/solar/incentives/incentive.cfm?Incentive_Code=CA45R&re=1&ee=1|títol=California Solar Rights Act|consulta=February 25, 2012}}</ref> |
|||
Un fotó només necessita tenir una energia més alta que la necessària per arribar als forats buits de la banda de conducció del silici, i així poder excitar un electró de la banda de valència original a aquesta banda. |
|||
L'espectre de freqüència solar és molt semblant a l'espectre del cos negre quan aquest s'escalfa a la temperatura de 6000K i, per tant, gran quantitat de la radiació que arriba a la Terra està composta per fotons amb energies més altes que la necessària per arribar als buits de la banda de conducció. Aquest excedent d'energia que mostren els fotons, i molt més gran de la necessària per a la promoció d'electrons a la banda de conducció, serà absorbida per la cèl·lula solar i es manifestarà en un apreciable calor (dispersat mitjançant vibracions de la xarxa, anomenats [[fonons]]) en lloc d'energia elèctrica utilitzable. |
|||
=== Separació dels portadors de càrrega === |
|||
Hi ha dues maneres fonamentals per a la separació de portadors de càrrega en un cèl·lula solar: |
|||
# Moviment dels portadors, impulsats per un camp electroestàtic establert a través del dispositiu. |
|||
# Difusió dels portadors de càrrega de zones d'alta concentració de portadors a zones de baixa concentració de portadors (seguint un gradient de potencial elèctric). |
|||
En les cèl·lules d'unió ''pn'', àmpliament usades en l'actualitat, la manera que predomina en la separació de portadors és per la presència d'un camp electroestàtic. No obstant això, en cèl·lules solars en què no hi ha unions pn (típiques de la tercera generació de cèl·lules solars experimentals, com cèl·lules de pel·lícula prima de polímers o de tinta sensibilitzada), el camp elèctric electroestàtic sembla estar absent. En aquest cas, la manera dominant de separació és mitjançant la via de la difusió dels portadors de càrrega. |
|||
=== Generació de corrent en un placa convencional === |
|||
[[Fitxer:Solar cell equivalent circuit.png|thumb|250px|Esquema elèctric.]] |
|||
Els mòduls fotovoltaics funcionen, com s'ha deixat entreveure en l'anterior apartat, per l'[[efecte fotoelèctric]]. Cada cèl·lula fotovoltaica es compon de, almenys, dues primes làmines de silici. Una dopada amb elements amb menys electrons de valència que el silici, denominada P i una altra amb elements amb més electrons que els àtoms de silici, denominada N. |
|||
Aquells [[fotó|fotons]] procedents de la font lluminosa, que presenten energia adequada, incideixen sobre la superfície de la capa P, i en interactuar amb el material alliberen electrons dels àtoms de silici els quals, en moviment, travessen la capa de semiconductor, però no poden tornar. La capa N adquireix una diferència de potencial respecte a la P. Si es connecten uns conductors elèctrics a les dues capes i aquests, al seu torn, s'uneixen a un dispositiu o element elèctric consumidor d'energia que, usualment i de forma genèrica s'anomena càrrega, s'iniciarà un corrent elèctric continu. |
|||
Aquest tipus de panells produeixen electricitat en [[corrent continu]] i encara que la seva efectivitat depèn tant de la seva orientació cap al sol com de la seva inclinació respecte a l'horitzontal, se solen muntar instal·lacions de panells amb orientació i inclinació fixa, per estalvis en manteniment. Tant la inclinació com l'orientació, al sud, es fixa depenent de la [[latitud]] i tractant d'optimitzar al màxim usant les recomanacions de la norma [[ISO]] corresponent. |
|||
=== La unió p-n === |
|||
La cèl·lula solar més usual està fabricada en silici i configurada com un gran àrea d'unió pn. Una simplificació d'aquest tipus de plaques es pot considerar com una capa de silici de tipus n directament en contacte amb una capa de silici de tipus p. A la pràctica, les unions pn de les cèl·lules solars, no estan fetes de la manera anterior, més aviat, s'elaboren per difusió d'un tipus de dopant en una de les cares d'una oblia de tipus p, o viceversa. |
|||
Si la peça de silici de tipus p és situada en íntim contacte amb una peça de silici de tipus n, té lloc la difusió d'electrons de la regió amb altes concentracions d'electrons (la cara de tipus n de la unió) cap a la regió de baixes concentracions d'electrons (cara tipus p de la unió). |
|||
Quan els electrons es difonen a través de la unió pn, es recombinen amb els forats de la cara de tipus p. No obstant això, la difusió dels portadors no contínua indefinidament. Aquesta separació de càrregues, que la mateixa difusió crea, genera un camp elèctric provocat pel desequilibri de les càrregues parant, immediatament, el flux posterior de més càrregues a través de la unió. |
|||
El camp elèctric establert a través de la creació de la unió pn crea un díode que permet el flux de corrent en un sol sentit a través d'aquesta unió. Els electrons poden passar del costat de tipus n cap a l'interior del costat p, i els buits poden passar del costat de tipus p cap al costat de tipus n. Aquesta regió on els electrons s'han difós en la unió es diu regió d'esgotament perquè no conté res més que alguns portadors de càrrega mòbils. És també coneguda com la regió d'espai de càrregues. |
|||
== Materials == |
|||
Quan s'utilitza una estructura de suport dels mòduls, convé emprar materials que presentin bones propietats mecàniques, a més d'una gran durabilitat, tenint en compte la llarga vida útil de les instal·lacions. Normalment, els elements de suport són d'[[alumini]] anoditzat (de poc pes i gran resistència), [[ferro]] [[galvanització|galvanitzat]] (apropiat per a grans càrregues) i acer inoxidable (per a ambients molt corrosius; és el de més qualitat i preu més elevat). També hi ha la possibilitat de realitzar les estructures amb [[fusta]], degudament tractada; amb unes operacions mínimes de manteniment, presentant unes condicions acceptables per a aquest ús. Les peces de fixació, com els cargols, haurien de ser sempre d'acer inoxidable. En determinats casos, amb la finalitat d'augmentar els rendiments del sistema de captació, es pot dotar de moviment l'estructura suport amb uns sistemes de seguiment solar. Funcionen mitjançant un [[motor]] normalment associat a un [[ordinador]] que, segons la data i hora del dia, ajusta l'orientació dels panells, ja sigui respecte d'un o dels dos eixos del pla que conté el panell. Aquests sistemes són, naturalment, més complexes i impliquen una major despesa i un manteniment més elevat. |
|||
Les plaques fotovoltaiques emprades en sistemes connectats a la xarxa no són diferents de les emprades per sistemes autònoms. Les que s'integren en els edificis són normalment mòduls estàndard. Un problema formal habitual és el fet que poden arribar a configurar estructures independents, superposades a l'edifici, afegides sense respondre a criteris estètics. En el millor dels casos, s'integren a les façanes o la teulada. Per aquest motiu, algunes empreses han desenvolupat elements fotovoltaics integrats als edificis que poden substituir alguns elements tradicionals de l'arquitectura. |
|||
Les plaques fotovoltaiques poden ser, doncs, tractades com un element constructiu i ser combinades amb altres materials en mòduls prefabricats de gran superfície (actualment es fabriquen fins a 14 m²). Són apropiades per a la formació de façanes, la millor orientació de les quals és la sud, tot i no ser important la influència d'una desviació d'entre 30° i 45° cap a l'est o l'oest en el còmput anual de captació d'energia. El fenomen de difracció de la llum permet obtenir panells fotovoltaics amb un índex de transparència superior a l'aparent, ja que l'ombra projectada per cada cèl·lula a l'interior de l'edifici és inferior a la superfície que ocupa. Això implica que el panell es percep sensiblement més opac des de l'exterior que des de l'interior. És possible, a més, obtenir una major transparència si, a dintre d'una mateixa placa, s'augmenta la distància entre les cèl·lules. |
|||
== Factors d'eficiència d'una cèl·lula solar == |
|||
=== Punt de màxima potència === |
|||
Una placa o cèl·lula solar pot operar en un ampli rang de [[voltatge]]s i [[intensitat de corrent|intensitats de corrent]]. Això es pot aconseguir variant la resistència de la càrrega, en el circuit elèctric, d'una banda, i per l'altra variant la irradiació de la cèl·lula des del valor zero (valor de curtcircuit) a valors molt alts (circuit obert) i es pot determinar el punt de potència màxima teòrica, és a dir, el punt que maximitza V i temps davant I, o el que és el mateix, la càrrega per a la qual la cèl·lula pot lliurar la màxima potència elèctrica per a un determinat nivell de radiació. |
|||
El punt de potència màxima d'un dispositiu fotovoltaic varia amb la il·luminació incident. Per a sistemes molt grans es pot justificar un increment en el preu amb la inclusió de dispositius que mesuren la potència instantània per mesura contínua del voltatge i la intensitat de corrent (i d'aquí la potència transferida), i usar aquesta informació per ajustar, de manera dinàmica, i en temps real, la càrrega perquè es transfereixi, sempre, la màxima potència possible, malgrat les variacions de llum, que es produeixin durant el dia. |
|||
=== Eficiència en la conversió d'energia === |
|||
L'eficiència d'una cèl·lula solar (<math> \eta </math>, "eta"), és el percentatge de potència convertida en energia elèctrica de la llum solar total absorbida per un panell, quan una cèl·lula solar està connectada a un circuit elèctric. Aquest terme es calcula usant la relació del punt de potència màxima, '' P <sub> m </sub> '', dividit entre la llum que arriba a la cel [[irradiància]] ('' I '', en W/m²), sota condicions estàndard (STC) i l'àrea superficial de la cèl·lula solar ('' A <sub> c </sub> '' en m²). |
|||
: <math> \Eta = \frac{P_{m}}{I \times A_c}</math> |
|||
La STC especifica una temperatura de 25 °C i una irradiància de 1000 W/m² amb una massa d'aire espectral d'1,5 (AM 1,5). Això correspon a la irradiació i espectre de la llum solar incident en un dia clar sobre una superfície solar inclinada respecte al sol amb un angle de 41,81 º sobre l'horitzontal. |
|||
Aquesta condició representa, aproximadament, la posició del sol de migdia en els equinoccis de primavera i tardor en els estats continentals dels EUA amb una superfície orientada directament al sol. D'aquesta manera, sota aquestes condicions una cèl·lula solar típica de 100 cm <sup> 2 </sup>, i d'una eficiència del 12%, aproximadament, s'espera que pugui arribar a produir una potència d'1,2 watts. |
|||
=== Factor d'ompliment === |
|||
Un altre terme per definir l'eficàcia d'una cèl·lula solar és el factor d'ompliment o ''fill factor'' (''FF''), que es defineix com la relació entre el màxim punt de potència dividit entre el ''voltatge en circuit obert'' (''V<sub>oc</sub>'') i el ''corrent en curtcircuit'' ''I<sub>sc</sub>'': |
|||
: <math> FF = \frac{P_{m}}{V_{oc}\times I_{sc}}= \frac{\eta \times A_c \times I}{V_{oc}\times I_{sc}}</math> |
|||
== Potència i costos == |
|||
En un dia assolellat, el Sol irradia al voltant d'1 [[irradiància|kW/m <sup> 2 </sup>]] a la superfície de la Terra. Atès que els panells fotovoltaics actuals tenen una eficiència típica entre el 12% -25%, això suposaria una producció aproximada d'entre 120-250 W/m² en funció de l'eficiència del panell fotovoltaic. |
|||
D'altra banda, estan produint grans avenços en la tecnologia fotovoltaica i ja existeixen panells experimentals amb rendiments superiors al 40%.<ref>{{ref-web| llengua=anglès|autor=Michael Kanellos|data=6 de desembre de 2006|url=http://news.zdnet.com/2100-9596_22-6141527.html |títol=Solar cell breaks efficiency record|editor=ZDNet News |arxiuurl=http://web.archive.org/web/20071024010051/http://news.zdnet.com/2100-9596_22-6141527.html|arxiudata=24 d'octubre de 2007}}</ref> |
|||
A latituds mitjanes i septentrionals, tenint en compte el cicle diürn i les condicions atmosfèriques, arriben a la superfície terrestre 100 W/m² de mitjana a l'hivern i 250 W/m² a l'estiu. Amb una eficiència de conversió de, aproximadament, 12%, es pot esperar obtenir 12 i 30 watts per metre quadrat de cel fotovoltaica a l'hivern i estiu, respectivament. |
|||
Amb els costos actuals d'energia elèctrica, 0,08 $/kWh (USD), un metre quadrat generarà fins $ 0,06/dia, i un km ² generarà fins a 30 MW, o 50.000 $/(km ². Dia). Per comparar, el [[Sàhara]] despoblat s'estén per 9 milions de km ², amb menys núvols i un millor angle solar, podent generar fins a 50 MW/km ², o 450 TW (terawatts) en total. El consum d'energia actual de la població terrestre està proper a 12-13 TW en qualsevol moment donat (incloent derivats del petroli, carbó, energia nuclear i hidroelèctrica). |
|||
El veritable problema amb els panells fotovoltaics és el cost de la inversió, com es pot veure en l'article sobre el [[guany net d'energia]], requerint fins a més de 10 anys (d'una vida útil de 40 anys o més) per recuperar el cost inicial i generar guanys. El preu actual dels mòduls fotovoltaics, oscil·la entre els 3.5 i els 5.0 $/W (USD), de capacitat de producció, en funció de la quantitat que es compri i la procedència. Els més barats vénen de la Xina i s'ha de ser molt prudent amb la qualitat i garanties d'aquests. |
|||
El preu de 8 $/W, encara que una mica barat, és el preu complet d'una instal·lació fixa: mòduls, estructures de suport, onduladors, proteccions, sistemes de mesura, costos del projecte, instal·lació i permisos administratius. Un preu normal està entre 8.6 i 9.0 $/W. Si la instal·lació és amb seguidors de sol de dos eixos, el cost pot rondar els 10,60 $/W, encara que la producció elèctrica obtinguda és de l'ordre d'un 30% superior que en una fixa. |
|||
=== Fabricació de panells convencionals === |
|||
Generalment s'elaboren amb [[silici]], l'element que és el principal component de la [[silici]], el material de la sorra. |
|||
Actualment, la producció mundial de cèl·lules fotovoltaiques es concentra al Japó (48%), Europa (27%) i els EUA (11%). El consum de silici el 2004 destinat a aplicacions fotovoltaiques va ascendir a 13.000 tones. |
|||
A Espanya les principals empreses d'instal·lació de panells fotovoltaics són [[T-Solar]], [[Fotowatio]], [[Renovalia]] i [[Solaria]]. |
|||
== Usos de les cèl·lules fotovoltaiques solars == |
|||
Han seva aparició a la [[indústria aeroespacial]], i s'han convertit en el mitjà més fiable de subministrar energia elèctrica a un [[satèl·lit artificial|satèl·lit]] o a una [[Sonda espacial|sonda]] en les òrbites interiors del [[sistema solar]]. Això és gràcies a la major irradiació solar sense l'impediment de l'atmosfera i al seu baix pes. |
|||
En terra, són la font solar més popular a instal·lacions petites o en edificis, davant del mètode de camps de miralls [[heliòstat]]s emprats en les grans centrals solars. |
|||
Juntament amb una pila auxiliar, s'usa habitualment en certes aplicacions de poc consum com boies o aparells en territoris remots, o simplement quan la connexió a una central d'energia sigui impracticable. La seva utilització a gran escala es veu restringida pel seu alt cost, tant de compra com d'instal·lació. Fins ara, els panells fotovoltaics ocupen una petita porció de la producció mundial d'energia. |
|||
Experimentalment han estat usats per donar energia a automòbils, per exemple en el ''[[World solar challenge]]'' a través d'[[Austràlia]]. Molts iots i vehicles terrestres els fan servir per carregar les seves bateries lluny de la xarxa elèctrica. Programes d'incentiu a gran escala, oferint recompenses financeres com la possibilitat de vendre l'excés d'electricitat a la xarxa pública, han accelerat en gran manera l'avenç de les instal·lacions de cel fotovoltaiques solars a Espanya, Alemanya, Japó, Estats Units i altres països. |
|||
L'experiència en producció i instal·lació, els avenços tecnològics que augmenten l'eficiència de les cel solars, les economies d'escala en un mercat que creix un 40% anualment, unit a les pujades en els preus dels combustibles fòssils, fan que les es comenci a contemplar la fotovoltaica per a producció elèctrica de base, en centrals connectades a xarxa. |
|||
Actualment molts governs del món (Alemanya, Japó, EUA, Espanya, Grècia, Itàlia, França, ...) estan subvencionant les instal·lacions amb un objectiu estratègic de diversificació i augment de les possibilitats tecnològiques preparades per crear electricitat de forma massiva. La gran majoria de les instal·lacions connectades a xarxa estan motivades per primes molt elevades a la producció, pagant al productor 5 o 6 vegades el cost de l'energia elèctrica generada per vies tradicionals, o mitjançant incentius fiscals, cosa que ha generat crítiques des de grups favorables a un mercat lliure de generació elèctrica.<ref>{{ref-web|cognom=Cho|nom=Adrian|url=http://news.sciencemag.org/funding/2014/04/cost-skyrockets-united-states-share-iter-fusion-project|consulta=21 octubre 2015|títol=Cost Skyrockets for United States' Share of ITER Fusion Project|editor=American Association for the Advancement of Science|llengua=anglès}}</ref> |
|||
=== Llista d'aplicacions === |
|||
[[Fitxer:Photovoltaics of Expo 2005 Aichi Japan in Nagakute 01.jpg|thumb|350px|Panells solars formats amb mòduls fotovoltaics, Expo 2005 Aichi, [[Japó]].]] |
|||
* Centrals connectades a xarxa amb subvenció a la producció. |
|||
* Estacions repetidores de [[microones]] de [[Ones de ràdio|ràdio]]. |
|||
* Electrificació de [[Poble (localitat)|pobles]] en àrees remotes ([[Electrificació rural]]). |
|||
* Instal·lacions mèdiques en àrees rurals. |
|||
* Corrent elèctric per a cases de camp. |
|||
* Sistemes de comunicacions d'[[emergència]]. |
|||
* Sistemes de vigilància de dades ambientals i de qualitat de l'aigua. |
|||
* Fars, boies i balises de [[navegació]] marítima. |
|||
* Bombament per a sistemes de reg, [[aigua potable]] en àrees rurals i abeuradors per al bestiar. |
|||
* [[Balisa]]ment per a protecció [[aeronàutica]]. |
|||
* Sistemes de [[protecció catòdica]]. |
|||
* Sistemes de dessalinització. |
|||
* Vehicles d'esbarjo. |
|||
* Senyalització ferroviària. |
|||
* Sistemes per carregar els [[Acumulador elèctric|acumuladors]] de [[vaixell]]s. |
|||
* Font d'energia per a naus espacials. |
|||
* Pals [[SOS]] (Telèfons d'emergència de carretera). |
|||
* Parquímetres. |
|||
* Recàrrega de [[Scooter]]s Elèctrics |
|||
=== Panell d'alta concentració === |
|||
Fruit d'un conveni de col·laboració signat per la [[Universitat Politècnica de Madrid]] (UPM), a través del seu Institut d'Energia Solar, l'empresa [[Guascor Fotón]] <ref>http://www.guascorfoton.com Guascor Fotón</ref> i l'[[Institut per a la Diversificació i Estalvi de l'Energia]], organisme del Ministeri d'Indústria, Turisme i Comerç espanyol, s'ha realitzat la primera instal·lació solar d'alta concentració de [[silici]] en explotació comercial d'Europa. |
|||
Es tracta d'una instal·lació solar fotovoltaica que, davant d'una convencional, utilitza una extraordinària reducció de silici i converteix la llum solar en energia elèctrica amb molt alta eficiència. Aquesta tecnologia sorgeix com a forma d'aprofitar al màxim el potencial del recurs solar i evitar per altra banda la dependència del silici, cada vegada més escàs i amb un preu cada vegada més gran a causa de l'augment de la demanda per part de la indústria solar. |
|||
Des dels anys 70 s'han fet investigacions sobre la tecnologia de concentració fotovoltaica de manera que ha millorat la seva eficiència fins a aconseguir superar la fotovoltaica tradicional. No va ser fins als anys 2006-2007 que les tecnologies de concentració van passar d'estar reduïdes a l'àmbit de la recerca i començar a aconseguir els primers desenvolupaments comercials. El 2008 el [http://www.isfoc.es/ ISFOC] (Institut de Sistemes Solars Fotovoltaics de Concentració) va posar en marxa a Espanya una de les majors d'aquest tipus a nivell mundial, connectant a la xarxa 3MW de potència. En aquest projecte van participar diverses empreses que utilitzaven diverses tecnologies de concentració fotovoltaica (CPV). |
|||
Algunes d'aquestes tecnologies utilitzen lents per augmentar la potència del sol que arriba a la cèl·lula. Altres concentren amb un sistema de miralls l'energia del sol en cèl·lules d'alta eficiència per obtenir un rendiment màxim d'energia. Algunes empreses com <ref>http://www.solfocus.com/</ref> SolFocus ja han començat a comercialitzar la tecnologia CPV a gran escala i estan desenvolupant projectes a Europa i EUA que superen els 10 MW el 2009. |
|||
La tecnologia de concentració fotovoltaica es dibuixa com una de les opcions més eficients en producció energètica a menor cost per a zones d'alta radiació solar com són els països mediterranis, les zones del sud dels EUA, Mèxic, Austràlia...<ref>{{ref-publicació|títol=Technical feasibility and financial analysis of hybrid wind–photovoltaic system with hydrogen storage for Cooma|publicació=International Journal of Hydrogen Energy|url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319904001156|consulta=21 octubre 2015|coautors=B.D. Shakyaa, Lu Ayea, P. Musgrave|llengua=anglès|any=2004}}</ref> |
|||
== Producció d'electricitat == |
|||
Les plaques fotovoltaiques produeixen [[electricitat]] en forma de [[corrent continu]] i solen tenir entre 20 i 40 cèl·lules, tot i que són usuals els mòduls de 36 cèl·lules per tal d'assolir els [[volt]]s necessaris per a la càrrega de les bateries (12 V). Les plaques es poden unir entre si en paral·lel (amb unió d'una banda dels pols positius i, d'una altra, dels negatius) o bé en sèrie (pol positiu de la primera amb negatiu de la segona i successivament). La unió en paral·lel proporciona una tensió igual a la del mòdul (12-18 V), mentre que la unió en sèrie dóna una tensió igual a la suma de la de cada mòdul (per exemple 12 V, 24 V, 36 V, etc.), depenent del nombre de plaques interconnectades. |
|||
== Vegeu també == |
|||
* [[Heliòstat]] |
|||
* [[Carregador de bateria]] |
|||
* [[Estació de càrrega]] |
|||
* [[Energia solar fotovoltaica]] |
|||
* [[Energia renovable]] |
|||
==Notes== |
==Notes== |
||
Línia 267: | Línia 250: | ||
* [[Viktor Wesselak]], [[Thomas Schabbach]], Thomas Link, Joachim Fischer, ''Regenerative Energietechnik'', 2. erweiterte und vollständig neu bearbeitete Auflage, Berlín/Heidelberg 2013, {{ISBN|978-3-642-24165-9}}. |
* [[Viktor Wesselak]], [[Thomas Schabbach]], Thomas Link, Joachim Fischer, ''Regenerative Energietechnik'', 2. erweiterte und vollständig neu bearbeitete Auflage, Berlín/Heidelberg 2013, {{ISBN|978-3-642-24165-9}}. |
||
== Vegeu també == |
|||
* [[Heliòstat]] |
|||
* [[Carregador de bateria]] |
|||
* [[Estació de càrrega]] |
|||
* [[Energia solar fotovoltaica]] |
|||
* [[Panell fotovoltaic]] |
|||
== Enllaços externs == |
== Enllaços externs == |
||
{{commonscat}} |
{{commonscat}} |
||
* [http://sunmetrix.com Solar/Photovoltaic Resource] {{en}} |
* [http://sunmetrix.com Solar/Photovoltaic Resource] {{en}} |
||
Línia 280: | Línia 270: | ||
{{Autoritat}} |
{{Autoritat}} |
||
{{ORDENA: |
{{ORDENA:Sistema Fotovoltaic}} |
||
[[Categoria:Energia solar]] |
[[Categoria:Energia solar]] |
Revisió del 21:40, 19 jul 2019
| ||||
Sistemes i components elèctrics fotovoltaics: Part superior: inversor solar i altres components BOS · Panells solars en una teulada de Hong Kong, Xina · BIPV en balcó a Hèlsinki, Finlàndia |
Els sistemes fotovoltaics ( sistema fotovoltaic ) utilitzen plaques solars per convertir la llum solar en electricitat. Un sistema està format per un o més panells fotovoltaics (PV), un convertidor de corrent continu (també conegut com a inversor ), un sistema de transvasament que conté els panells solars, les interconnexions elèctriques i el muntatge per a altres components. Opcionalment, pot incloure un seguidor de punts de potència màxim (MPPT), sistema de bateries i carregador, seguidor solar, programari de gestió d’energia, concentradors solars o qualsevol altre equipament. Un petit sistema fotovoltaic pot proporcionar energia a un sol consumidor o a un dispositiu aïllat com un llum o un instrument meteorològic. Els grans sistemes fotovoltaics connectats a la xarxa poden proporcionar l'energia que necessiten molts clients. L’electricitat generada es pot emmagatzemar, utilitzar directament (planta illa / planta independent) o introduir-se en una gran xarxa elèctrica alimentada per plantes de generació central (planta connectada a la xarxa / xarxa retinguda) o combinada amb un o molts generadors d’electricitat nacionals a introduir-se en una petita xarxa (planta híbrida). [1] [2] sistemes es dissenyen generalment per garantir el màxim rendiment energètic per a una inversió determinada.
Components
Mòduls fotovoltaics
A causa de la baixa tensió d'una cèl·lula solar individual (típicament 0,5 V), diverses cèl·lules es connecten (vegeu: Sistemes de coure en energia fotovoltaica ) en sèrie en la fabricació d'un "laminat". El laminat es munta en un tancament protector resistent a la intempèrie, creant així un mòdul fotovoltaic o un panell solar . Els mòduls poden llavors ser units entre si en una matriu fotovoltaica.
Matrius fotovoltaiques
Una matriu fotovoltaica (o matriu solar ) és una col·lecció d'enllaços de panells solars . [3] La potència que un mòdul pot produir és rarament suficient per satisfer els requisits d'una casa o una empresa, de manera que els mòduls estan units entre si per formar una matriu . La majoria de matrius fotovoltaiques utilitzen un inversor per convertir la potència de CC produïda pels mòduls en corrent altern que pot alimentar llums, motors i altres càrregues. Els mòduls d’una matriu fotovoltaica s’acostumen a connectar primer en sèrie per obtenir la tensió desitjada; llavors les cordes individuals es connecten en paral·lel per permetre que el sistema produeixi més corrent . Els panells solars es mesuren normalment en STC (condicions de prova estàndard) o PTC (condicions de prova PVUSA), en watts . [4] Les qualificacions típiques dels panells van des de menys de 100 watts fins a més de 400 watts. [5] La qualificació de la matriu consisteix en una suma de les valoracions del panell, en watts, kilowatts o megawatts.
Sistemes de muntatge
Els mòduls es munten en matrius en algun tipus de sistema de muntatge, que es pot classificar com a muntatge a terra, muntatge a la coberta o muntatge al pal. Per als parcs solars, es munta un gran bastidor a terra i els mòduls muntats al bastidor. Per als edificis, s'han dissenyat molts bastidors per a cobertes inclinades. Per a cobertes planes, s’utilitzen bastidors, contenidors i solucions integrades d’edifici. [ Cita requerida ] bastidors de panell solar muntada a la part superior dels pals pot ser aturat o en moviment, (vegeu Trackers a continuació). Els muntatges laterals són idonis per a situacions en què un pal té alguna cosa més muntada a la part superior, com ara un aparell de llum o una antena. El muntatge de pal augmenta el que d'una altra manera seria una matriu muntada a terra per sobre de les ombres i el bestiar, i podria satisfer els requisits del codi elèctric quant a l'accessibilitat del cablejat exposat. Els panells muntats en pols estan oberts a més aire de refrigeració a la part inferior, el que augmenta el rendiment. Es pot formar una multiplicitat de bastidors superiors en un aparcament per aparcar o una altra estructura de tons. Un bastidor que no segueix el sol d’esquerra a dreta pot permetre l’ajust de la temporada cap amunt o cap avall.
Seguidors solars
Un seguidor solar canvia l'inclinació d'un panell solar al llarg del dia. Depenent del tipus de sistema de seguiment, el panell està dirigit directament al sol o a la zona més brillant d'un cel parcialment núvol. Els seguidors milloren notablement el rendiment del matí primerenc i de la tarda, augmentant la quantitat total de potència produïda per un sistema en un 20-25% per a un seguidor d’un sol eix i al voltant del 30% o més per a un rastrejador de doble eix, segons la latitud. [6] [7] seguidors són efectius en regions que reben una gran part de la llum solar directament. En llum difusa (és a dir, sota núvol o boira), el seguiment té poc valor o cap valor. Com que la majoria de sistemes fotovoltaics concentrats són molt sensibles a l’angle de la llum solar, els sistemes de seguiment els permeten produir energia útil durant més d’un breu període cada dia. [8] Els sistemes de seguiment milloren el rendiment per dos motius principals. En primer lloc, quan un panell solar és perpendicular a la llum del sol, rep més llum a la seva superfície que si estigués en angle. En segon lloc, la llum directa s'utilitza de manera més eficient que la llum en angle [ cita requerida ] Els recobriments antirreflectants especials poden millorar l'eficiència dels panells solars per a la llum directa i inclinada, cosa que redueix el benefici del seguiment. [9]
Inversors
Els sistemes dissenyats per lliurar corrent altern (AC), com ara aplicacions connectades a la xarxa, necessiten un inversor per convertir el corrent continu (DC) dels mòduls solars a AC. Els inversors connectats a la xarxa han de subministrar energia elèctrica en forma sinusoïdal, sincronitzada amb la freqüència de la xarxa, per limitar l'alimentació en tensió a la tensió de la xarxa i desconnectar-la de la xarxa si la tensió de la xarxa està apagada. [10] Els inversors Islanding només necessiten produir tensions i freqüències regulades en una forma sinusoïdal d’onades, ja que no es requereix sincronització ni coordinació amb subministraments de xarxa. Un inversor solar pot connectar-se a una sèrie de panells solars. En algunes instal·lacions es connecta un microinverter solar a cada panell solar. [11] Per motius de seguretat, es proporciona un disjuntor tant al costat CA com a la CC per permetre el manteniment. La sortida d’AC pot estar connectada mitjançant un comptador d’electricitat a la xarxa pública. [12]
Seguiment i control de càrrega del punt de potència màxim
El seguiment del punt màxim de potència (MPPT) s'utilitza per maximitzar la potència de sortida del mòdul. La potència de sortida d’un mòdul varia en funció de la tensió de manera que es pugui optimitzar la generació d’energia variant la tensió del sistema per trobar el "punt màxim de potència". Alguns inversors incorporen un seguiment del punt de potència màxim . [13]
Monitorització i mesurament
La mesura ha de ser capaç d’acumular unitats d’energia en ambdues direccions o s’han d’utilitzar dos metres. Molts metres s'acumulen bidireccionalment, alguns sistemes utilitzen dos metres, però un comptador unidireccional (amb retenció) no acumularà energia de cap alimentació resultant a la xarxa. [14]
En alguns països, per a instal·lacions de més de 30 kWp cal una freqüència i un monitor de tensió amb desconnexió de totes les fases. Això es fa per evitar el subministrament d’un excés d’energia a la xarxa elèctrica, en un cas inusual en el qual s’està generant més energia solar que la que pugui allotjar l’equip, i no es pot exportar ni emmagatzemar . Els operadors de xarxa històricament han necessitat proporcionar línies de transmissió i capacitat de generació. Ara també han de proporcionar emmagatzematge. Normalment es tracta d’hidrònim, però s’utilitzen altres mitjans d’emmagatzematge. Inicialment, s’ha utilitzat l’emmagatzematge perquè els generadors de base puguin funcionar a plena potència. Amb l'energia renovable variable, es necessita emmagatzematge per permetre la generació d'electricitat sempre que estigui disponible, i el consum sempre que sigui necessari. Les dues variables que té un operador de xarxa emmagatzema l'electricitat quan es necessita o la transmet a on és necessari. Si fallen tots dos, les instal·lacions de més de 30 kWp es poden apagar automàticament, tot i que en la pràctica tots els inversors mantenen la regulació de la tensió i deixin de subministrar energia si la càrrega no és adequada. Els operadors de xarxa tenen l'opció de reduir l'excés de generació de sistemes grans, encara que això es fa més sovint amb l'energia eòlica que l'energia solar, i es tradueix en una pèrdua substancial d'ingressos. [15] inversors tenen l'opció única de subministrar potència reactiva que pot resultar avantatjosa per fer coincidir els requisits de càrrega. [16]
Aplicacions independents
Un sistema autònom no té connexió amb la "xarxa elèctrica" (també coneguda com a "xarxa"). Els sistemes independents varien àmpliament en grandària i aplicació des de rellotges de polsera o calculadores fins a edificis remots o naus espacials. Si la càrrega s’ha de subministrar independentment de la insolació solar, l’energia generada s’emmagatzema i s’emmagatzema amb una bateria. En aplicacions no portàtils en què el pes no és un problema, com en els edificis, les bateries de plom àcid s’utilitzen amb més freqüència pel seu baix cost i tolerància per abusos. Es pot incorporar un controlador de càrrega al sistema per: a) evitar danys a la bateria mitjançant càrregues o descàrregues excessives i, b) optimitzar la producció de les cèl·lules o mòduls mitjançant el seguiment del punt de potència màxim (MPPT). No obstant això, en sistemes fotovoltaics simples en què la tensió del mòdul fotovoltaic coincideix amb la tensió de la bateria, l'ús de l'electrònica MPPT es considera generalment innecessari, ja que el voltatge de la bateria és prou estable per proporcionar una captació de potència propera al mòdul fotovoltaic. En dispositius petits (per exemple, calculadores, parquímetres) només es consumeix corrent continu ( corrent continu). En sistemes més grans (per exemple, edificis, bombes d’aigua a distància) normalment es requereix AC. Per convertir el DC dels mòduls o bateries en CA, s’utilitza un inversor .
Vehicles solars
Els vehicles terrestres, aquàtics, aeris o espacials poden obtenir una part o la totalitat de l’energia necessària per al seu funcionament des del sol. Els vehicles superficials generalment requereixen nivells de potència més alts que els que poden mantenir-se en una matriu solar de mida pràctica, de manera que s'utilitza una bateria per satisfer la demanda de potència màxima, i la matriu solar la recarrega. Els vehicles espacials han utilitzat amb èxit sistemes fotovoltaics solars durant anys de funcionament, eliminant el pes del combustible o de les bateries primàries.
Sistemes solars a petita escala
Amb un creixent bricolatge -comunitat i un creixent interès en " l'energia verda " respectuosa amb el medi ambient, alguns afeccionats s'han esforçat a construir els seus propis sistemes solars fotovoltaics a partir de kits [17] o en part diy. [18] Normalment, la comunitat de bricolatge utilitza sistemes econòmics [19] o d'alta eficiència [20] (com ara aquells amb rastreig solar ) per generar el seu propi poder. Com a resultat, els sistemes de bricolatge sovint acaben més barats que els seus homòlegs comercials. [21] Sovint, el sistema també està connectat a la xarxa elèctrica normal, utilitzant la mesura neta en lloc d'una bateria per a còpia de seguretat. Aquests sistemes solen generar una quantitat d’energia de ~ 2 kW o menys. A través d’Internet, la comunitat ara pot obtenir plans per construir el sistema (almenys parcialment DIY) i hi ha una tendència creixent a construir-los per a requisits interns. Els sistemes solars a petita escala també s'estan utilitzant tant en països desenvolupats com en països en desenvolupament, per a residències i petites empreses. [22] [23] Una de les aplicacions solars més rendibles és una bomba amb energia solar, ja que és molt més barat comprar un panell solar del que és executar línies elèctriques. [24]
Aplicacions connectades a la xarxa
Un sistema connectat a la xarxa està connectat a una xarxa independent més gran (normalment la xarxa elèctrica pública) i alimenta l'energia directament a la xarxa elèctrica. Aquesta energia pot ser compartida per un edifici residencial o comercial abans o després del punt de mesura dels ingressos. La diferència és si la producció energètica acreditada es calcula independentment del consum energètic del client ( tarifa d’introducció ) o només de la diferència d’energia ( mesurament net ). Els sistemes connectats a xarxa varien en grandària des de residencials (2-10kWp) a estacions d'energia solar (fins a 10 s de MWp). Aquesta és una forma de generació elèctrica descentralitzada. L’alimentació d’electricitat a la xarxa requereix la transformació de corrent continu en CA mitjançant un inversor especial de sincronització de la xarxa . [25] En instal·lacions de mida kW, el voltatge del sistema de corrent continu és tan alt com permès (normalment 1000 V excepte 600 V residencials dels Estats Units) per limitar les pèrdues ohmiques. La majoria dels mòduls (72 cèl·lules de silici cristal·lí) generen 160W a 300W a 36 volts. De vegades és necessari o desitjable connectar els mòduls parcialment en paral·lel en lloc de tots en sèrie. Un conjunt de mòduls connectats en sèrie es coneix com a "cadena". [26]
Connexió a xarxes DC
Les xarxes DC es troben al transport elèctric: tramvies i troleibusos ferroviaris. S'han construït algunes plantes pilot per a aquestes aplicacions, com ara els dipòsits de tramvia de Hannover Leinhausen, que utilitzen col·laboradors fotovoltaics [27] i Ginebra (Bachet de Pesay). [28] Els 150 El lloc kW p de Ginebra alimenta 600 V DC directament a la xarxa d’electricitat de tramvia / trolleybus, mentre que abans de proporcionar-li al voltant del 15% de l’electricitat en la seva obertura el 1999.
Sistemes integrats en edificis
A les zones urbanes i suburbanes, les xarxes fotovoltaiques s’utilitzen comunament a les teulades per complementar l’ús de l’energia; sovint l'edifici tindrà una connexió a la xarxa elèctrica, en aquest cas l'energia produïda per la matriu fotovoltaica es pot vendre de nou a la companyia d' utilitat en algun tipus de contracte de mesura neta . Alguns serveis públics, com Solvay Electric, a Solvay, Nova York, utilitzen les teulades de clients comercials i de pals de telèfon per donar suport al seu ús de panells fotovoltaics. [29] Els arbres solars són matrius que, com el seu nom indica, imiten l'aspecte dels arbres, proporcionen ombra i de nit poden funcionar com a llums del carrer . En entorns agrícoles, la matriu es pot utilitzar per alimentar directament les bombes DC, sense necessitat d’un inversor . A la configuració remota, com ara les zones muntanyoses, les illes o altres llocs on la xarxa elèctrica no està disponible, es poden utilitzar matrius solars com a única font d’electricitat, normalment mitjançant la càrrega d’una bateria d’emmagatzematge . Hi ha suport financer disponible per a persones que vulguin instal·lar matrius fotovoltaiques. Els incentius van des dels crèdits fiscals federals fins als crèdits fiscals estatals i les devolucions fins als préstecs públics i les devolucions. Es pot trobar una llista dels incentius actuals a la base de dades d’incentius estatals per a les energies renovables i l’eficiència . Al Regne Unit, a les famílies se'ls paga una 'taxa de retroalimentació' per comprar electricitat en excés a una tarifa plana per kWh. Es tracta d’un màxim de 44,3 p / kWh, que pot permetre que una casa guanyi el doble de la factura d’electricitat interna habitual. [30] El sistema de tarifes de feed-in actual del Regne Unit es revisarà el 31 de març de 2012, després que l’esquema actual ja no estigui disponible. [31]
Plantes d'energia
Una central fotovoltaica (parc solar o granja solar) és una central elèctrica que utilitza mòduls fotovoltaics i inversors per a la generació elèctrica a escala d'utilitat, connectada a una xarxa de transport elèctric. Algunes grans centrals fotovoltaiques com ara el parc solar Waldpolenz i la granja solar Topaz cobreixen desenes o centenars d'hectàrees i tenen sortides d'energia de fins a centenars de megawatts .
Rendiment del sistema
Insolació i energia
La insolació solar es compon de radiació directa, radiació difusa i radiació reflectida (o albedo ). Al migdia durant un dia sense núvols a l'equador, la potència del sol és d'aproximadament 1 kW / m², [32] a la superfície de la Terra, a un pla perpendicular als raigs del sol. Com a tal, les matrius fotovoltaiques poden fer un seguiment del sol a través de cada dia per millorar considerablement la recollida d'energia. No obstant això, els dispositius de seguiment afegeixen costos i requereixen manteniment, per la qual cosa és més habitual que les matrius fotovoltaiques tinguin muntatges fixos que inclini la matriu i que facin front al migdia solar (aproximadament al sud de l'hemisferi nord o al nord de l'hemisferi sud). L’angle d’inclinació, des de l’horitzontal, es pot variar durant la temporada, [33] però, si es fixa, s’ha de configurar per donar una sortida òptima de la matriu durant la part màxima de la demanda elèctrica d’un any típic per a un sistema autònom. Aquest angle òptim d’inclinació del mòdul no és necessàriament idèntic a l’angle d’inclinació per a la producció d’energia màxima de la matriu anual. [34] L’optimització d’un sistema fotovoltaic per a un entorn específic pot ser complicada, ja que s’haurien d’efectuar problemes de flux solar, de brutícia i de pèrdues de neu. A més, els treballs recents han demostrat que els efectes espectrals poden tenir un paper en la selecció òptima de materials fotovoltaics. Per exemple, l’ albedo espectral pot tenir un paper important en la producció depenent de la superfície al voltant del sistema fotovoltaic. [35]
Pel clima i les latituds dels Estats Units i Europa, la insolació típica oscil·la entre els 4 kWh / m² / dia en els climes del nord a 6,5 kWh / m² / dia a les regions més assolellades. Els panells solars típics tenen una eficiència mitjana del 15%, amb els millors panells comercials disponibles del 21%. Per tant, una instal·lació fotovoltaica a les latituds meridionals d'Europa o dels Estats Units pot esperar produir 1 kWh / m² / dia. Un típic panell solar de "150 watts" té una mida d'un metre quadrat. Es pot esperar que aquest grup produeixi 0,75 kWh cada dia, de mitjana, després de tenir en compte el clima i la latitud, per a una insolació de 5 hores de sol / dia. [36] Un típic 1 La instal·lació fotovoltaica de kW a Austràlia o les latituds meridionals d'Europa o Estats Units, pot produir 3,5-5 kWh per dia, depenent de la ubicació, l'orientació, la inclinació, la insolació i altres factors. [37] Al desert del Sàhara, amb menys cobertura de núvols i amb un millor angle solar, es podria obtenir, de manera ideal, més a prop de 8,3 kWh / m² / dia, sempre que el vent gairebé mai present no sorgeixi sorra a les unitats. L'àrea del desert del Sàhara és de més de 9 milions de km². 90.600 El km², o aproximadament el 1%, podria generar tanta electricitat com totes les centrals elèctriques del món combinades. [38]
Seguiment del sol
Els seguidors i els sensors per optimitzar el rendiment sovint es consideren opcionals, però els sistemes de seguiment poden augmentar la producció viable fins a un 45%. [3] [39] matrius fotovoltaiques que s'aproximen o superen un megawat sovint utilitzen seguidors solars. El fet de tenir en compte els núvols i el fet que la majoria del món no estigui a l’equador i que el sol es posi a la nit, la mesura correcta de l’energia solar és la insolació : el nombre mitjà de quilowatts-hora per metre quadrat per dia. Pel clima i les latituds dels Estats Units i Europa, la insolació típica oscil·la entre els 2,26 kWh / m² / dia en climes del nord a 5,61 kWh / m² / dia a les regions més assolellades. [40] [41]
Per a sistemes de grans dimensions, l’energia obtinguda mitjançant l’ús de sistemes de seguiment pot superar la complexitat afegida (els seguidors poden augmentar l’eficiència un 30% o més). Per a sistemes molt grans, el manteniment afegit del seguiment és un detriment substancial. [42] seguiment no és necessari per a sistemes fotovoltaics concentrats de pantalla plana i baixa concentració. Per a sistemes fotovoltaics concentrats d'alta concentració, el seguiment de dos eixos és una necessitat. [43]
Les tendències de fixació de preus afecten l’equilibri entre l’addició de panells solars més fixos en comparació amb menys panells que rastregen. Quan els preus dels panells solars cauen, els seguidors es converteixen en una opció menys atractiva.
Obscuriment i brutícia
La sortida elèctrica de cèl·lules fotovoltaiques és extremadament sensible a les ombres. Quan fins i tot una petita porció d’una cel·la, mòdul o matriu s’ombra, mentre que la resta es troba a la llum del sol, la sortida cau dramàticament a causa d’un "curtcircuit" intern (els electrons inverteixen a través de la part ombrejada de la unió pn ). Si el corrent extret de la sèrie de cel·les de la sèrie no és superior a la que es pot produir per la cel·la ombrejada, el corrent (i el poder) desenvolupat per la cadena és limitat. Si hi ha disponible una tensió suficient de la resta de cel·les en una cadena, el corrent serà obligat a través de la cel·la trencant la unió a la part ombrejada. Aquesta tensió de descomposició en cèl·lules comunes és d'entre 10 i 30 volts. En lloc d'afegir la potència produïda pel panell, la cel·la ombrejada absorbeix la potència, convertint-la en calor. Atès que la tensió inversa d'una cel·la ombrejada és molt més gran que la tensió cap endavant d'una cel·la il·luminada, una cel·la ombrejada pot absorbir la potència de moltes altres cel·les de la cadena, afectant de manera desproporcionada la sortida del panell. Per exemple, una cel·la ombrejada pot deixar caure 8 volts, en comptes d'afegir 0,5 volts, a un nivell de corrent particular, absorbint així la potència produïda per altres 16 cèl·lules. [44] És important que una instal·lació fotovoltaica no estigui ombrejada pels arbres ni per altres obstruccions. La majoria dels mòduls tenen diodes de bypass entre cada cel·la o cadena de cel·les que minimitzen els efectes de l'ombreig i només perden la potència de la part ombrejada de la matriu. La tasca principal del díode de bypass és eliminar els punts calents que es formen a les cèl·lules que poden causar danys addicionals a la matriu i provocar incendis. La llum del sol pot ser absorbida per la pols, la neu o altres impureses a la superfície del mòdul. Això pot reduir la llum que afecta les cèl·lules. En general, aquestes pèrdues agregades durant l’any són petites fins i tot per a ubicacions al Canadà. [45] manteniment d'una superfície neta del mòdul augmentarà el rendiment de la producció durant la vida del mòdul. Google va trobar que la neteja dels panells solars muntats en pla després de 15 mesos va augmentar la seva producció en gairebé el 100%, però que les matrius inclinades del 5% es van netejar adequadament per l'aigua de pluja. [46] [47]
Temperatura
La sortida i la vida del mòdul també es degraden a causa de l'augment de temperatura. Permetre que l'aire ambient flueixi i, si és possible, els mòduls fotovoltaics redueixen aquest problema.
Eficiència del mòdul
El 2012, els panells solars disponibles per als consumidors poden tenir una eficiència de fins a un 17%, [48] mentre que els panells disponibles comercialment poden arribar al 27%. [49] [50]
Monitorització
Els sistemes fotovoltaics han de ser monitoritzats per detectar avaries i optimitzar el seu funcionament. Diverses estratègies de monitorització fotovoltaica en funció de la sortida de la instal·lació i de la seva naturalesa. El monitoratge es pot realitzar en el lloc o de forma remota. Pot mesurar només la producció, recuperar totes les dades de l’inversor o recuperar totes les dades de l’equip de comunicació (sondes, comptadors, etc.). Les eines de monitorització només es poden dedicar a la supervisió o oferir funcions addicionals. Els inversors individuals i els controladors de càrrega de bateria poden incloure un control mitjançant programes i protocols específics del fabricant. [51] La mesura energètica d'un inversor pot tenir una precisió limitada i no és adequada per a efectes de comptabilitat. Un sistema d’adquisició de dades de tercers pot controlar múltiples inversors, utilitzant els protocols del fabricant de l’inversor, i també obtenir informació relacionada amb el clima. Els comptadors intel·ligents independents poden mesurar la producció d'energia total d'un sistema de matrius fotovoltaiques. Es poden utilitzar mesures separades com l’anàlisi d’imatges de satèl·lit o un mesurador de radiació solar (un piranòmetre ) per estimar la insolació total per a la comparació. [52] Les dades recollides d'un sistema de monitorització es poden visualitzar de forma remota a través de la World Wide Web. Per exemple, el camp de proves Open Solar Outdoors ( OSOTF ) [53] és un sistema de proves fotovoltaiques connectat a la xarxa, que supervisa contínuament la sortida de diversos mòduls fotovoltaics i correlaciona el seu rendiment amb una llarga llista de lectures meteorològiques altament precises. L’OSOTF s’organitza sota principis de codi obert: totes les dades i anàlisis es posen a disposició de tota la comunitat fotovoltaica i del públic en general. [54] El Centre Fraunhofer per a sistemes d'energia sostenible manté dos sistemes de proves, un a Massachusetts, i el camp de proves solars a l'aire lliure OTF-1 a Albuquerque, Nou Mèxic, que es va inaugurar el juny de 2012. Un tercer lloc, OTF-2, també a Albuquerque, està en construcció. [55] Algunes empreses ofereixen programes d’anàlisi per analitzar el rendiment del sistema. Els sistemes residencials petits poden tenir requeriments mínims d’anàlisi de dades que no siguin, potser, la producció d’energia total; Les centrals elèctriques més grans connectades a la xarxa poden beneficiar-se d'investigacions més detallades sobre el rendiment. [56] [57] [58]
Factors de rendiment
Les incerteses en els ingressos al llarg del temps es refereixen principalment a l’avaluació del recurs solar i al rendiment del propi sistema. En el millor dels casos, les incerteses solen ser del 4% per a la variabilitat climàtica interanual, el 5% per a l’estimació del recurs solar (en un pla horitzontal), el 3% per a l’estimació de la irradiació al pla de la matriu, el 3% per a la potència qualificació de mòduls, 2% per pèrdues per brutícia i brutícia, 1,5% per pèrdues per neu i 5% per a altres fonts d’error. La identificació i la reacció a pèrdues manejables és fonamental per a l'eficiència dels ingressos i de la gestió de l'O & M. El seguiment del rendiment de la matriu pot ser part dels acords contractuals entre el propietari de la matriu, el constructor i la utilitat que adquireix l'energia produïda. [ Cita requerida ] Recentment, un mètode per crear "sintètics" dies utilitzant les dades del temps disponible i la verificació utilitzant el solar a l'aire lliure Prova de camp obert que sigui possible predir el rendiment de sistemes fotovoltaics amb un alt grau de precisió. [59] Aquest mètode es pot utilitzar per determinar els mecanismes de pèrdua a escala local, com ara els de neu [45] [47] o els efectes dels recobriments superficials (per exemple, hidrofòbics o hidròfils ) sobre les pèrdues de brutícia o de neu. [60] L’accés a Internet ha permès millorar el control i la comunicació energètics. Hi ha diversos proveïdors que ofereixen sistemes dedicats. Per al sistema fotovoltaic que utilitza microinversors (conversió de corrent continu a corrent altern), es proporcionen automàticament les dades de potència del mòdul. Alguns sistemes permeten establir alertes de rendiment que generen avisos de telèfon / correu electrònic / text quan s’aconsegueixin límits. Aquestes solucions proporcionen dades per al propietari del sistema i l’instal·lador. Els instal·ladors poden supervisar de forma remota múltiples instal·lacions i veure a simple vista l’estat de tota la base instal·lada.
Vida del mòdul
Les vides efectives dels mòduls solen ser de 25 anys o més. [61] El període de recuperació d'una inversió en una instal·lació solar fotovoltaica varia molt i sol ser menys útil que un càlcul de la rendibilitat de la inversió . [62] Encara que normalment es calcula entre els 10 i els 20 anys, el període de recuperació pot ser molt més curt amb els incentius. [63]
Sistemes híbrids
Un sistema híbrid combina PV amb altres formes de generació, generalment un generador dièsel. També s'utilitza el biogàs. L’altra forma de generació pot ser un tipus capaç de modular la sortida de potència en funció de la demanda. No obstant això, es pot utilitzar més d’una forma d’energia renovable, per exemple, el vent. La generació d'energia fotovoltaica serveix per reduir el consum de combustibles no renovables. Els sistemes híbrids es troben més sovint a les illes. L’ illa de Pellworm a Alemanya i l’illa de Kythnos a Grècia són exemples notables (tots dos es combinen amb el vent). [64] [65] La planta de Kythnos ha reduït el consum de gasoil en un 11,2% [66]
tTambé hi ha hagut treballs recents que mostren que el límit de penetració de FV es pot augmentar mitjançant l’implementació d’una xarxa distribuïda de sistemes híbrids PV + CHP als Estats Units. [67] La distribució temporal dels fluxos solars, els requisits elèctrics i de calor per a les residències unifamiliars representatives dels EUA van ser analitzats i els resultats mostren clarament que hibridar CHP amb PV pot permetre un desplegament fotovoltaic addicional per sobre del que és possible amb un sistema convencional de generació elèctrica centralitzada. Aquesta teoria es va reconfirmar amb simulacions numèriques utilitzant dades de flux solar per segon per determinar que la còpia de seguretat necessària per proporcionar un sistema híbrid és possible amb sistemes de bateries relativament petits i de baix cost. [68] A més, són possibles sistemes de PV + CHP grans per a edificis institucionals, que ofereixen de nou una còpia de seguretat per al PV intermitent i redueixen el temps d'execució de CHP. [69]
Normalització
L'augment de l'ús de sistemes fotovoltaics i la integració de l'energia fotovoltaica en estructures i tècniques existents de subministrament i distribució augmenten el valor de les normes i definicions generals per als components i sistemes fotovoltaics. [ cita requerida ] Les normes es recullen a la Comissió Electrotècnica Internacional (IEC) i s'apliquen a l'eficiència, durabilitat i seguretat de les cèl·lules, mòduls, programes de simulació, connectors i cables, sistemes de muntatge, eficiència global dels inversors, etc. [70]
Costos i economia
Els costos de producció s'han reduït en els darrers anys per a un ús més estès a través de la producció i els avenços tecnològics. Per a instal·lacions a gran escala, els preus per sota dels 1,00 dòlars per watt són ara comuns. [71] Les cèl·lules solars de silici de vidre han estat substituïdes en gran mesura per cèl·lules solars de silici multicristalines més barates, i les cèl·lules solars de silici de pel·lícula prima també s'han desenvolupat recentment a costos de producció més baixos. Tot i que es redueixen en l’eficàcia de conversió d’energia a partir d’un "siwafers" monocristall, també són molt més fàcils de produir a uns costos relativament baixos. [72]
Costos energètics
La taula següent mostra el cost total en cèntims de dòlar EUA per kWh d’electricitat generada per un sistema fotovoltaic. [73] [74] Els encapçalaments de fila de l'esquerra mostren el cost total, per quilowattat (kW p ), d'una instal·lació fotovoltaica. Els costos del sistema fotovoltaic han disminuït i, per exemple, a Alemanya, es va informar que van caure fins als 2200 USD / kW p per al segon trimestre de 2012. [75] Els encapçalaments de les columnes a la part superior es refereixen a la producció energètica anual en kWh prevista per a cadascun d’ells instal·lat kW p . Això varia segons la regió geogràfica, ja que la insolació mitjana depèn de la nubositat mitjana i del gruix de l'atmosfera travessada per la llum del sol. També depèn del camí del sol en relació amb el panell i l'horitzó. Els panells solen muntar-se en un angle basat en la latitud, i sovint s'ajusten estacionalment per complir la declinació solar canviant. El seguiment solar també es pot utilitzar per accedir a una llum solar més perpendicular, augmentant així la producció d'energia total.
Els valors calculats de la taula reflecteixen el cost total en cèntims de dòlar per kWh produït. Assumeixen un cost total de capital del 10% (per exemple, un 4% de tipus d’interès, un cost d’explotació i de manteniment de l’1%, [76] i la depreciació de la despesa de capital durant 20 anys). Normalment, els mòduls fotovoltaics tenen una garantia de 25 anys. [77] [78]
20 anys | 2400 kWh / kW p y |
2200 kWh / kW p y |
2000 kWh / kW p y |
1800 kWh / kW p y |
1600 kWh / kW p y |
1400 kWh / kW p y |
1200 kWh / kW p y |
1000 kWh / kW p y |
800 kWh / kW p y |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
200 $ / kW p | 0,8 | 0,9 | 1.0 | 1.1 | 1.3 | 1.4 | 1.7 | 2.0 | 2.5 |
$ 600 / kW p | 2.5 | 2.7 | 3.0 | 3.3 | 3.8 | 4.3 | 5.0 | 6.0 | 7.5 |
$ 1000 / kW p | 4.2 | 4.5 | 5.0 | 5.6 | 6.3 | 7.1 | 8.3 | 10.0 | 12.5 |
$ 1400 / kW p | 5.8 | 6.4 | 7.0 | 7.8 | 8.8 | 10.0 | 11.7 | 14.0 | 17.5 |
$ 1800 / kW p | 7.5 | 8.2 | 9.0 | 10.0 | 11.3 | 12.9 | 15.0 | 18.0 | 22.5 |
$ 2200 / kW p | 9.2 | 10.0 | 11.0 | 12.2 | 13.8 | 15.7 | 18.3 | 22.0 | 27.5 |
2600 $ / kW p | 10.8 | 11.8 | 13.0 | 14.4 | 16.3 | 18.6 | 21.7 | 26.0 | 32.5 |
$ 3000 / kW p | 12.5 | 13.6 | 15.0 | 16.7 | 18.8 | 21.4 | 25.0 | 30.0 | 37.5 |
Regne Unit
Al Regne Unit, les instal·lacions fotovoltaiques es consideren generalment un desenvolupament permès i no requereixen permisos de planificació. Si la propietat està llistada o en una àrea designada (Parc Nacional, Àrea de bellesa natural excepcional, Lloc d'interès científic especial o Norfolk Broads), es requereix un permís de planificació. [79]
Estats Units
Als Estats Units, moltes localitats requereixen una llicència per instal·lar un sistema fotovoltaic. Normalment, un sistema lligat a la xarxa requereix que un electricista amb llicència faci la connexió entre el sistema i el cablejat connectat a la xarxa de l’edifici. [80]
L'Estat de Califòrnia prohibeix a les associacions de propietaris restringir dispositius solars. [81]
Notes
Referències
- ↑ Types of PV systems. University of Florida.
- ↑ Rahmani, R.; Fard, M. ; Shojaei, A.A. ; Othman, M.F. ; Yusof, R., A complete model of stand-alone photovoltaic array in MATLAB-Simulink environment, 2011 IEEE Student Conference on Research and Development (SCOReD), pp:46-51, 2011.
- ↑ 3,0 3,1 «Small Photovoltaic Arrays». Research Institute for Sustainable Energy (RISE), Murdoch University. [Consulta: 5 febrer 2010].
- ↑ Key Factors in selecting solar components
- ↑ List of Eligible SB1 Guidelines Compliant Photovoltaic Modules
- ↑ A Performance Calculator. Rredc.nrel.gov. Retrieved on 2012-04-23.
- ↑ Technological advantages. Mecasolar.com. Retrieved on 2012-04-23.
- ↑ o Al-Mohamad, Ali. "Efficiency improvements of photo-voltaic panels using a Sun-tracking system." Applied Energy 79, no. 3 (2004): 345-354.
- ↑ Reflective Coating Silicon Solar Cells Boosts Absorption Over 96 Percent. Scientificblogging.com (2008-11-03). Retrieved on 2012-04-23.
- ↑ Grid-Tied Inverter Safety. Homepower.com. Retrieved on 2012-04-23.
- ↑ Trend watch: Microinverters invade solar
- ↑ Services and Solutions for Photovoltaic Systems
- ↑ Inverter Technology for the Solar Industry
- ↑ Residential Photovoltaic Metering and Interconnection Study
- ↑ Integrating Variable Renewable Energy in Electric Power Markets
- ↑ Smart PV Inverter Benefits for Utilities
- ↑ People building their own solar systems from kits. Greenplanet4energy.com. Retrieved on 2012-04-23.
- ↑ Example of diy PV system with pictures. Instructables.com (2007-11-05). Retrieved on 2012-04-23.
- ↑ Graham, Michael. (2005-10-15) Low-cost PV solar kit preferred by diy-communities. Treehugger.com. Retrieved on 2012-04-23.
- ↑ Ken Darrow and Mike Saxenian Appropriate Technology Sourcebook. villageearth.org
- ↑ «Alternative Energy Development: Michigan will be Nation’s Leader in Alternative Energy Technology, Jobs». State of Michigan, Office Of The Governor. [Consulta: 22 febrer 2012].
- ↑ Energy
- ↑ Solar Lamps
- ↑ 'Pay bill for 4 months, get power for 25 years'
- ↑ How Solar Power Works
- ↑ Photovoltaic... Cell, Module, String, Array
- ↑ Innovative Electrical Concepts. International Energy Agency (2001)
- ↑ site7. Ecotourisme.ch. Retrieved on 2012-04-23.
- ↑ [1]
- ↑ Feed in Tariffs. Microgeneration.com. Retrieved on 2012-04-23.
- ↑ FAQs on Solar Photovoltaic Panels at Swithenbanks, Solar Panels, Solar Hot Water, Water Turbines, Wind Turbines. Swithenbanks.co.uk. Retrieved on 2012-04-23.
- ↑ El-Sharkawi, Mohamed A. Electric energy. CRC Press, 2005, p. 87–88. ISBN 978-0-8493-3078-0.
- ↑ Optimum Tilt of Solar Panels
- ↑ Stand Alone Photovoltaic Lighting Systems
- ↑ Rob W. Andrews and Joshua M. Pearce, The effect of spectral albedo on amorphous silicon and crystalline silicon solar photovoltaic device performance, Solar Energy, 91,233–241 (2013). DOI:10.1016/j.solener.2013.01.030 open access
- ↑ Solar Energy Facts - Deciding on your Solar Energy System
- ↑ «How much energy will my solar cells produce?». [Consulta: 30 maig 2012].
- ↑ Sahara's solar power potential underlined
- ↑ Beginners' Guide to Solar Trackers: How to Increase Output for Your Home Solar Panel System
- ↑ Insolation Levels (Europe)
- ↑ 10 years Average Insolation Data
- ↑ Utility Scale Solar Power Plants
- ↑ Should You Install a Solar Tracker?
- ↑ Ursula Eicker, Solar Technologies for Buildings, Wiley 2003, ISBN 0-471-48637-X, page 226
- ↑ 45,0 45,1 Rob Andrews and Joshua M. Pearce, “Prediction of Energy Effects on Photovoltaic Systems due to Snowfall Events” in: 2012 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC). Presented at the 2012 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), pp. 003386 –003391. Available: DOI open access
- ↑ Should you spring clean your solar panels?
- ↑ 47,0 47,1 Rob W. Andrews, Andrew Pollard, Joshua M. Pearce, “The Effects of Snowfall on Solar Photovoltaic Performance ”, Solar Energy 92, 8497 (2013). DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2013.02.014 open access
- ↑ «Solar Panel Comparison Table». [Consulta: 21 octubre 2012].
- ↑ «Concentrix Solar: Concentrator Modules». [Consulta: 3 desembre 2008].
- ↑ CPV Solar Cell Reach 27% System Efficiency
- ↑ Enphase Technology
- ↑ Solar Irradiance Measurements
- ↑ Pearce, Joshua. M Proceedings of the 16th Annual National Collegiate Inventors and Innovators Alliance Conference, 2012, pàg. 1–7.
- ↑ Open Solar Photovoltaic Systems Optimization
- ↑ Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems Announces Opening of Albuquerque Outdoor Solar Test Field
- ↑ CSI—Metering and Performance Monitoring
- ↑ Solar Energy
- ↑ SolarGuard
- ↑ Rob Andrews, Andrew Pollard, Joshua M. Pearce, “Improved parametric empirical determination of module short circuit current for modelling and optimization of solar photovoltaic systems”, Solar Energy 86, 2240-2254 (2012). DOI, open access
- ↑ Rob W. Andrews, Andrew Pollard, Joshua M. Pearce, A new method to determine the effects of hydrodynamic surface coatings on the snow shedding effectiveness of solar photovoltaic modules. Solar Energy Materials and Solar Cells 113 (2013) 71–78. open access
- ↑ «Solar Power (Photovoltaic, PV)». Agriculture and Agri-Food Canada. [Consulta: 5 febrer 2010].
- ↑ The Worst Metric in Renewables: 'The Payback Period'. Renewable Energy World (2010-04-19). Retrieved on 2012-10-01.
- ↑ It's payback time for home generation. BBC News (2010-06-22). Retrieved on 2012-04-23.
- ↑ PV resources website, Hybrid power station accessed 10 Feb 08
- ↑ Daten und Fakten. Pellworm island website (in German)
- ↑ Darul’a, Ivan (PDF) Journal of Eelectrical Engineering, 58, 1, 2007, pàg. 58–60. ISSN: 1335-3632 [Consulta: 10 febrer 2008].
- ↑ J. M. Pearce Energy, 34, 2009, pàg. 1947–1954. DOI: 10.1016/j.energy.2009.08.012.
- ↑ P. Derewonko and J.M. Pearce, “Optimizing Design of Household Scale Hybrid Solar Photovoltaic + Combined Heat and Power Systems for Ontario”, Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 2009 34th IEEE, pp.1274–1279, 7–12 June 2009.
- ↑ M. Mostofi, A. H. Nosrat, and J. M. Pearce, “Institutional-Scale Operational Symbiosis of Photovoltaic and Cogeneration Energy Systems” International Journal of Environmental Science and Technology 8(1), pp. 31–44, 2011. Available open access: [2]
- ↑ Regan Arndt and Dr. Ing Robert Puto. Basic Understanding of IEC Standard Testing For Photovoltaic Panels. Available: http://tuvamerica.com/services/photovoltaics/ArticleBasicUnderstandingPV.pdf
- ↑ John Quiggin. «The End of the Nuclear Renaissance |». National Interest, 03-01-2012.
- ↑ A Comparison of PV Technologies
- ↑
- ↑ What is Levelized Cost?
- ↑ IRENA: Renewable Power Generation Costs (German Photovoltaic System Costs: USD 2200/kW; Page 9)
- ↑ PV operation and maintenance costs. (PDF) . Retrieved on 2012-04-23.
- ↑ Solar PV warranties
- ↑ Understanding Solar Panel Warrantees
- ↑ http://www.planningportal.gov.uk/permission/commonprojects/solarpanels/
- ↑ «Requirements for Solar Installations». bootsontheroof.com. [Consulta: 31 març 2011].
- ↑ «California Solar Rights Act». [Consulta: 25 febrer 2012].
Bibliografia
- Heinrich Häberlin: Photovoltaik – Strom aus Sonnenlicht für Verbundnetz und Inselanlagen. AZ, Aarau / VDE, Berlín 2007, ISBN 978-3-905214-53-6 (AZ) / ISBN 978-3-8007-3003-2 (VDE).
- Ralf Haselhuhn, Claudia Hemmerle u. a.: Photovoltaische Anlagen – Leitfaden für Elektriker, Dachdecker, Fachplaner, Architekten und Bauherren. 3. Aufl., Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e. V., Berlín 2008, ISBN 3-00-023734-8
- Martin Kaltschmitt, Wolfgang Streicher, Andreas Wiese (Hrsg.): Erneuerbare Energien. Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte. Springer Vieweg, Berlín / Heidelberg 2013, ISBN 978-3-642-03248-6.
- Konrad Mertens: Photovoltaik. 3. neu bearbeitete Auflage. Hanser Fachbuchverlag, 2015, ISBN 978-3-446-44232-0.
- Volker Quaschning: Regenerative Energiesysteme. 9. Auflage. Hanser, Munic 2015, ISBN 978-3-446-44267-2.
- Volker Quaschning: Erneuerbare Energien und Klimaschutz. 3. Auflage. Hanser, Munic 2013, ISBN 978-3-446-43809-5.
- Hans-Günther Wagemann, Heinz Eschrich: Photovoltaik – Solarstrahlung und Halbleitereigenschaften, Solarzellenkonzepte und Aufgaben. 2. Auflage, Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-8348-0637-6
- Viktor Wesselak, Thomas Schabbach, Thomas Link, Joachim Fischer, Regenerative Energietechnik, 2. erweiterte und vollständig neu bearbeitete Auflage, Berlín/Heidelberg 2013, ISBN 978-3-642-24165-9.
Vegeu també
Enllaços externs
- Solar/Photovoltaic Resource (anglès)
- Photovoltaic Energy Factsheet per la Universitat de Michigan (anglès) Center for Sustainable Systems
- Solar project management
- Photovoltaic Systems Engineering
- Best Practices for Siting Solar Photovoltaics on Municipal Solid Waste Landfills: A Study Prepared in Partnership with the Environmental Protection Agency for the RE-Powering America’s Land Initiative: Siting Renewable Energy on Potentially Contaminated Land and Mine Sites National Renewable Energy Laboratory
- Cel o Panells Solars
- Instal·lacions de Concentració Fotovoltaica
- d'articles sobre tècniques de MPPT en centrals fotovoltaiques.